Brevet FR2107869A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne le travail des métaux par déformation, en particulier les procédés pour conférer aux tôles une forme sphérique, ainsi que les dispositifs pour la mise en oeuvre de ces procédés. 5 L'invention peut être utilisée avec le maximum d'avantages pour l'exécution d'éléments en pétale pour les capacités sphéroïdales employées dans les industries chimique et pétrolière. Cependant, elle peut aussi être appliquée à la fabrication 10 des fonds sphériques des appareils utilisés dans les industries chimique et pétrolière, ainsi que dans la construction navale. Actuellement, on confère aux tôles une forme sphérique au moyen d'un élément de déformation agissant sur les tôles à plusieurs reprises. 15 L'on sait que les éléments en pétale destinés aux ca,pacités sphéroïdales sont obtenus soit par emboutissage multiple des éléments en pétale à l'aide d'une matrice et d'un poinçon, soit par cintrage sur des calandres sphériques spéciales. Les procédés et les dispositifs connus ne sont pas 20 universels, car pour passer à une autre dimension-type de l'élément en pétale il est nécessaire de remplacer complètement l'équipement qui est coûteiix. En outre, ils n'assurent pas la qualité requise des produits obtenus. La fabrication d'éléments en pétale en acier inoxydeble et en acier à haute résistance 25 est rendue en outre difficile par les propriétés spécifiques de ces aciers. Le partage de l'élément en pétale en différents éléments, au cours de sa fabrication par emboutissage, entraîne un accroissement du périmètre des cordons de soudure curvilignes 30 et augmente le volume des travaux nécessaires au montage des capacités sphéroïdales. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. A cette fin, l'invention vise un procédé pour conférer 35 aux tôles une forme sphérique, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, permettant de déformer la tôle 71 33968 2 2107869 à l'état froid au cours de la fabrication des éléments en pétale pour capacités sphéroïdales en acier au carbone, en acier inoxydable et en acier à résistance élevée, et assurant en outre une bonne qualité des éléments en pétale obtenus et une 5 utilisation •universelle. Ce problème est résolu du fait, que dans le procédé du type consistant à faire passer l'ébauche à mettre en forme à travers des éléments de déformation, selon l'invent-ion on fait passer l'ébauche d'une façon continue à travers des éléments 10 de déformation tournant librement et disposés en groupes suivant des cercles le long desquels lesdits éléments tournent, les axes de rotation desdits groupes étant disposés dans un même plan et se coupant en un point constituant le centre de la forme sphérique à obtenir, de manière que lors de l'avance continue de 15 l'ébauche et de la rotation circulaire des éléments de déformation, 1 'ébauche subisseun cintrage suivant un cercle, confér-ant à l'ébauche la forme sphérique recherchée. Dans le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, l'ensemble de mise en forme des ébauches 20 est constitué par trois têtes rotatives de forme identique portant chacune un groupe d'éléments de déformation sous forme de galets disposés suivant un cercle dont le centre coïncide avec l'axe de rotation de la tête, les axes de rotation desdites t%tes étant disposés dans un même plan et se coupant en un point 25 constituant le centre de la forme sphérique à obtenir ; les axes de rotation de deux desdites têtes, réglables suivant le rayon de la forme sphérique à obtenir et dont les éléments de déformation sont orientés d'un même côté,sont disposés symétriquement par rapport à l'axe de rotation de la troisième tête, 30 dont les éléments de déformation sont orientés vers les éléments de déformation des deux premières têtes, les trois têtes formant ainsi deux groupes d'éléments de déformation pour le cintrage et un groupe d'appui, disposés de manière que. lesdits groupes de cintrage soient orientés vers ledit groupe d'appui 35 et vice-vers a. Une telle solution constructive permet de fabriquer 71 33968 3 2107869 des pièces de forme sphérique de haute qualité telles que les éléments en pétale des capacités sphéroïdales constituées par des tôles d'acier au carbone, d'acier inoxydable, d'acier résistant ou en autres métaux à l'état fi*oid, et assure en outre un rendement élevé du dispositif grâce à l'exécution des organes de mise en forme sous forme de têtes rotatives à galets de cintrage, réglables suivant le rayon de la forme sphérique à obtenir. Pour simplifier la construction du dispositif, les axes de rotation des galets desdites deux têtes disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation de la troisième tête et orientées d'un même côté, coupent les tangentes aux cercles suivant lesquels lesdits galets sont disposés sous un certain"angle différent de l'angle droit, lesdits galets étant ainsi oirientés suivant une même direction et assurant l'avance continue de l'ébauche dans la zone de mise en forme. Pour améliorer la qualité de l'ébauche sphérique obtenue, les galets de toutes les têtes sont disposés normalement à la tangente à la forme sphérique à obtenir, à son point de contact avec le galet. Afin d'accroître l'effort d'avance, et pour améliorer le rendement, ladite troisième tête de rotation peut être constituée par deux têtes rotatives à galets de cintrage, dont l'une est menante tandis que l'aitre est menée en rotation par l'intermédiaire des galets de cintrage des têtes, les axes de rotation de celles-ci étant alors disposés de manière à former entre eux un angle tel. que pendant que les galets d'une tête sont en contact avec Xébauche, les galets de cintrage de l'autre tête ne le soient pas. la valeur de l'angle d'intersection des axes de rotation des têtes est infiniment faible, l'essentiel étant d'éliminer le contact d'une partie déterminée des galets avec l'ébauche. Les galets de cintage de chaque tête sont orientés dans des sens opposés, et les axes de rotation de tous les galets de cintrage coupent les tangentes à la circonférence suivant laquelle ils sont disposés dans chaque tête, sous un certain 71 33968 4 2107869 angle différent de l'angle droit. Pour une meilleure compréhension de l'invention, deux exemples concrets mais non limitatifs de réalisation d'un dispositif pour la fabrication de pétales de capacités gphériques sont décrits dans ce qui suit, avec référence aux dessins annexés qui représentent : - La figure 1 le déroulement du processus de fabrication des pétales ; - la figure 2 une vue d'ensemble, en coupe, du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé proposé ; - la figure 3 idem, vue de profil (en coupe) ; - la figure 4 idem,vue de dessus (en coupe); - la figure 5, la position des galets de cintrage des têtes-de rotation (vue en élévation),au cours de l'avance de l'ébauche dans la zone de déformation ; - la figure 6 idem, vue de dessus (en coupe) ; - la figure 7 une variante d'exécution du dispositif conforme à l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé proposé (vue d'ensemble en coupe); - la figure 8, idem vue de dessus (en coupe); les éléments en pétale des capacités sphériques sont exécutés selon l'invention, de la façon suivante. L'ébauche 1 (figure 1} est amené d'une façon continue dans la zone de déformation constituée par des galets 2, des galets 3 et des galets 4» Les galets 2,3 et 4 sont agencés en groupes dans lesquels ils sont disposés de manière à tourner suivant -une circonférence. Le groupe de galets 2 est disposé du côté opposé aux groupes de galets 3 et 4. Les axes de rotation des groupes de galets sont disposés dans un même plan et s'entrecroisent au point 0 constituant le centre de la forme sphérique à obtenir. Une telle disposition des galets et leur rotatiorvéirculaire, ainsi que la présentation continue des ébauches dans la zone de déformation, assurent un cintrage suivant une circonférence, en conférant à l'ébauche la forme sphérique nécessaire. Le cintrage suivant une circonférence permét de procéder 71 33968 5 2107869 àla déformation de tôles de longueur quelconque. Le procédé de l'invention est mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif comportant un bâti 5 (figures 2 et 3) dans lequel se trouve un ensemble de mise en forme comprenant trois 5 têtes rotatives 6,7 et 8, disposées de manière que leurs axes de rotation se trouvent dans un même plan, les axes de rotation des têtes 7 et 8 sont en outre disposés symétriquement par rapport à l'axe de rotation de la tête 6. Les têtes de rotation comportent des galets de cintrage 9, disposés suivant une 10 circonférence dont le centre coïncide avec l'axe de rotation de chaque tête, et tournant librement sur leurs propres axes. Les galets 9 des têtes 6 sont orientés vers les galets 9 des têtes 7 et 8, ces derniers étant, eux, orientés d'un même côté. On obtient ainsi des groupes de galets 9 de cintrage 15 et d'appui orientés dans des sens opposés. La tête de rotation 6, servant d'appui, est mise en rotation par un moteur électrique 10, par l'intermédiaire d'un réducteur 11. Les têtes rotatives 7 et 8 sont des éléments de cintrage 20 montés dans une traverse mobile 12, et elles sont mises en rotation synchrone, dans des sens opposés par un moteur électrique 13, (figures 3,4 ), par l'interméuiairo&'un réducteur 14, d'arbres à cardan 15 et d'engrenages coniques 16 (figure 2). 25 Le réglage des têtes de cintrage 7 et 8 suivant le rayon de la forme sphérique de l'élément en pétale se fait de telle façon que leurs axes de rotation s'entrecroisent au centre de la forme sphérique à obtenir, par rotation sur des demi-axes 17 (figure 3) montés sur la traverse 12, au moyen d'une transmission 30 à vis sans fin 18, et par fixation (positionnement) subséquente par un moyen connu quelconque. Le déplacement vertical de la traverse mobile 12 portant les têtes de cintrage 7 et 8 s'opère à partir du moteur électrique 13, par l'intermédiaire du réducteur 14, d'un 35 arbre de torsion 19 (figure 4), d'une transmission à vis 71 33968 2107869 sans fin 20 (figure 2- ) et d'un couple à vis 21. Pour passer au cintrage d'un élément en pétale plus étroit, on déplace les galets de cintrage de façon à réduire le rayon de mouvement de ces derniers. A cet effet, les têtes rotatives comportent des encoches supplémentaires 22 (figure 3)« l'avance continue de l'ébauche dans la zone de déformation s'opère à l'aide de cylindres 23 et 24 (figure 2) actionnés par des commandes individuelles à partir d'un moteur électrique 25 (figures 3,4) par l'intermédiaire d'un, réducteur 26, et d'arbres à cardan 27, ces cylindres étant réglés de manière à assurer l'engagement et la sortie des ébauches et étant dotés d'un dispositif pour la compression de l'ébauche (non représenté sur le dessin). La présence de cylindres d'entraînement 23 et 24 complique la construction du dispositif, augmente le temps de réglage ainsi que le cycle des opérations, ce qui est l'inconvénient essentiel du dispositif considéré plus haut. Pour remédier à cet inconvénient,les axes de rotation des galets 9 sur les têtes 7 et 8 coupent la tangente de la circonférence suivant laquelle ils sont disposés, sous un certain angle différant d'un angle droit, et lesdits galets sont orientés suivant une même direction. Oet objectif est atteint du fait que pendant le cintrage de l'élément en pétale, il ne se produit pas de contact (jeu "a", figures 5,6) entre l'ébauche et une partie déterminée des galets 9 des têtes de cintrage 7 et 8. Si pendant l'opération de cintrage le jeu "a" formé entre ladite partie déterminée des galets 9 des têtes 7 et 8 et l'ébauche 1, apparaît par suite de l'impossibilité d'obtenir directement le rayon voulu des éléments en pétale, au moment où se termine le cintrage de l'élément en pétale ledit jeu apparaît par suite du différent degré d'élasticité de l'ébauche le long du petit axe et le long du grand axe de l'élément en pétale. Ceci entraîne le cintrage de l'ébauche le long du grand axe de l'élément en péiale. Compte tenu des différents sens de rotation des têtes 71 33968 7 2107869 rotatives 7 et 8, leurs galets 9 sont orientés d'un même côté. La présence du jeu "a" sur une partie déterminée des galets engendre un effort résultant dirigé d'un même côté. Afin d'améliorer la qualité de la surface obtenue, les 5 galets 9 (figure 5) de toutes les têtes 6,7 et 8 sont orientés normalement à la tangente de la sphère à obtenir de l'ébauche 1 à son point de contact avec le galet. Le mécanisme de rotation est conçu d'une manière connue en soi. Cela favorise à son tour l'accroissement de l'effort d'avance 10 de l'ébauche. Pour augmenter l'effort d'avance et accroître le rendement,la tête rotative 6 (figures 7 et 8) peut être constituée par deux têtes de rotation 28 et 29 à galets de cintage. Les têtes 28 et 29 sont montées dans le corps 30 15 de telle façon que leurs axes de rotation soient disposés en formant entre eux un certain angle, symétriquement par rapport à l'axe commun du dispositif, et lorsque les galets de cintrage 9 d'une tête entrent en contact avec l'ébauche 1, les galets de cintrage 9 de l'autre tête ne peuvent plus rester 20 en contact. La valeur de l'angle d'intersection des axes de rotation des têtes 28 et 29 est infiniment faible, de manière seulement à éviter le contact entre une partie des galets et l'ébauche. Les galets de cintrage des têtes 28 et 29 sont orientés 25 dans des sens opposés. les axes de rotation des galets de cintrage 9 des têtes 28 et 29 coupent les tangentes de la circonférence suivant laquelle ils sont disposés dans chaque tête, sous un certain angle différant de l'angle droit. 30 La tête de rotation 28 est un élément menant, mis en rotation à partir du moteur électrique 10, par l'intermédiaire du réducteur 11. La tête 29 est un élément mené, mis en rotation par la tête menante 28, par l'intermédiaire des galets 9 et des deux 35 têtes, ces dernières remplissant la fonction d'un embrayage. Lë déplacement vertical de la tête rotative 6, formée 71 33968 2107869 par les deux têtes 28 et 29, pour le positionnement de l'ébauche 1 et sa compression, s'opère par l'intermédiaire de l'arbre 31 des transmissions à vis sans fin 32 et des couples à vis 33. 5 Les têtes rotatives 7 et 8 sont montées dans le corps 30 du dispositif, et elles sont mises en rotation synchrone dans des sens opposés à partir du moteur électrique 34, par l'intermédiaire du réducteur 35, des arbres à cardan 36 et des engrenages coniques 37. 10 Le réglage des têtes 7 et 8 au rayon de la forme sphérique des éléments en pétales, de telle façon que leurs axes de rotation s'entrecroisent au centre de la forme sphérique à obtenir, est réalisé en les faisant tourner sur les demi-axes 38, logés dans le corps 30, avec fixation (posi-15 tionnement) subséquente, de manière connue en soi. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Les têtes rotatives 7 et 8 (figures 7 et 8) sont réglées au rayon de la forme sphérique de l'élément en pétale 1 à obtenir, en les faisant pivoter sur les demi-axes 38. 20 Les galette "cintrage de toutes les têtes sont montés normalement à la tangente de la sphère à obtenir de l'ébauche 1 au point de contact. Le bout de la tôle est engagé entre les galets de cintrage des têtes rotatives 7,8 et 28, 29, où il est comprimé par déplacement vertical à partir de l'arbre 25 31, par la transmission à vis sans fin 32 et les couples à vis 33. Pendant la rotation de toutes les têtes rotatives, l'ébauche est cintrée par les galets de la tête suivant une circonférence, avec avance continue de l'ébauche le long 30 du grand axe de l'élément en pétale à obtenir. Après le passage de l'ébauche d'un côté, celle-ci continue à être comprimée par les têtes 28,29 à déplacement vertical. La modification du sens de rotation de toutes les 35 têtes rotatives modifie le sens de déplacement de l'ébauche dans la zone de déformation jusqu'à Obtention de la forme sphérique 71 33968 9 2107869 prescrite de la tôle, après quoi l'élément en pétale est enlevé. Ensuite le cycle se répète. Pour passer à une autre dimension d 'élément en pétale, il suffit de faire pivoter les têtes rotatives 7 5 et 8 sur les demi-axes 38, et de disposer les galets de cintrage de toutes les têtes normalement à la tangente de la forme sphérique à obtenir. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été 10 donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 71 33968 2107869 REVENDICATION S 1.-Procédé pour conférer aux tôles une forme sphérique, du type consistant à faire passer les tôles entre des éléments de déformation, caractérisé en ce que la tôle à 5 déformer est avancée d'une façon continue entre des éléments de déformation à rotation libre, montés en groupe dans chacun desquels ils sont disposés et tournent suivant irn cercle, les axes de rotation desdits groupes étant disposés dans un même plan.et s'entrecroisant en un point correspondant au centre 10 de la forme sphérique à obtenir de manière que lors de l'avance continue de la tôle et de la rotation circulaire des éléments de déformation le cintrage de la tôle s'effectue suivant un cercle, conférant à la tôle la forme sphérique recherchée. 2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé 15 suivant la revendication 1, du type comportant un ensemble de mise en forme comprenant des éléments de déformation entre lesquels sont engagées les tôles auxquelles on désire donner une forme sphérique par déformation, caractérisé en ce que ledit ensemble de mise en forme est constitué par trois têtes 20 rotatives de forme identique, portant chacune un groupe d'éléments de déformation sous forme de galets à rotation libre disposés suivant -un cercle dont le centre coïncide avec l'axe de rotation de la tête correspondante, les axes desdites trois têtes étant disposés dans un même plan et 25 s'entrecroisant en un point correspondant au centre de la forme sphérique à obtenir, les axes de rotation de deux desdites têtes, réglables au rayon de la forme sphérique à obtenir et dont les éléments de déformation sont orientés d'un même côté, sont disposés symétriquement par rapport à 30 l'axe de rotation de la troisième tête, dont les éléments"de déformation orientés vers les éléments de déformation de§&eux premières têtes, les trois têtes formant ainsi deux groupes d'éléments de déformation pour le cintrage et un groupe d'appui, disposés de manière que lesdits groupes de cintrage soient 35 orientés vers ledit groupe d'appui et vice-versa. 71 33963 " 2107869 3.- Dispositif suivant la revendication 2 , caractérisé en ce que les axes de rotation des galets desdites deux têtes disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation de la troisième tête et orientées d'un même côté, 5 coupent, sous un certain angle différent fle l'angle droit, les tangentes aux cercles suivant lesquels lesdits galets sont disposés, lesdits galets étant ainsi orientés suivant unê même direction et assurent l'avance continue de la tôle dans la zone de déformation. 10 4.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les galets de toutes les têtes précitées sont disposés normalement à la tangente à la forme sphérique à obtenir, au point de contact de celle-ci avec le galet. 5.- Dispositif suivant l'une des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que ladite troisième tête est elle même constituée par deux têtes rotatives à galets 9 decinferg^p dont l'une est menante et l'autre est menée en rotation par l'intermédiaire des galets de cintrage des têtes, les axes de rotation de celles-ci étant alors disposés de façon à 20 former entre eux un angle tel, que pendant que les galets de cintrage d'une tête sont en contact avec la tôle, les galets de cintrage de l'autre tête ne le soient pas, les galets de cintrage de chaque tête étant orientés dans des sens opposés, et les axes de rotation de tous les galets de cintrage coupant, sous un 25 certain angle différent de l'angle droit, les tangentes à la circonférence suivant laquelle ils sont disposés dans chaque tête. 6.- Les tôles, feuilles métalliques ou analogues, destinées notamment à la préparation d'éléments en pétale 30 pour capacités sphéroïdales, caractérisée^en ce qu'elles sont traitées par le procédé faisant l'objet de la revendication 1 .