Brevet FR2130264A1 — publié le 19721103

i 72 08990 2130264 La présente invention concerne une presse destinée à l'extrusion hydrostatique des tubes. Elle comporte une chambre de compression contenue dans un cylindre à haute pression dans lequel peut être introduit un piston de compression, et une 5 filière disposée dans le cylindre. L'extrémité intérieure d'un élément d'espacement constitué d'habitude par un tube disposé dans la chambre de compression, positionne axialement un mandrin qui est séparé de la filière par un intervalle dans lequel une billette tubulaire est mise en forme de tube lorsqu'elle subit la 10 pression hydrostatique élevée, s'exerçant sur tous les côtés, d'un liquide qui l'entoure. Dans le brevet français n° 1.580.568, on décrit un procédé d'extrusion hydrostatique de tubes ainsi qu'un appareil permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Dans la 15 chambre de compression, un mandrin est positionné axialement par rapport a la filière à l'aide d'un tube d'espacement et il est fixé à une plaque qui repose sur ce dernier. La fixation du mandrin sur la plaque a soulevé de nombreuses difficultés. Il arrive souvent que le mandrin soit rompu juste à son point de fixation. 20 La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un mandrin, dans une presse destinée à l'extrusion hydrostatique des tubes, qui supprime les difficultés soulevées jusqu'à présent par la liaison du mandrin à son point de fixation avec la plaque. Les caractéristiques particulières" cie 1'.invention apparaîtront 25 au cours de la description qui va suivre. A titre d'exemple, on a décrit ci-après et représenté - aux dessins annexés plusieurs formes de réalisation du dispositif selon l'invention. Les figures 1 et 2 représentent des modes de 30 fixation antérieurement connus du mandrin. Les figures 3 et 4 représentent des modes de fixation du mandrin selon l'invention. Sur les dessins, 1 désigne une chambre de compression constituée par un cylindre à haute pression 2, dans 35 lequel peut être introduit un piston 3, une filière 4 étant introduite à l'extrémité opposée du cylindre. Des joints d'étan-chéité 5 et 6 sont disposés respectivement entre le piston 3 et le cylindre 2 ainsi qu'entre la filière 4 et le cylindre. Un tube entretoise 8 reposant contre la filière 4 est disposé dans l'es-40 pace 7 de la chambre de compression. Dans le mode de réalisation 72 08990 2 2130264 de la figure 1, un mandrin est fixé à une plaque annulaire 10 qui est portée par le tube entretoise 8 de manière que le mandrin soit positionné axialement par rapport à la filière. La partie arrière du mandrin comporte un élément de fixation conique 11 et la plaque annulaire 10 comporte un siège annulaire conique 12 sur lequel s'ajuste l'élément de fixation. Une billette tubulaire 13 introduite dans la chambre de compression est mise en forme de tube 15 dans l'intervalle 14 qui sépare le mandrin et la filière, du fait d'un agent de compression qui agit dans l'espace 7 de la chambre de pression. Le tube entretoise 8 comporte des ouvertures, de sorte que l'espace 7a situé entre le mandrin 9, la plaque 10, le tube entretoise 8 et la filière 4 est en communication permanente avec la plus grande partie de l'espace 7 de la chambre de pression. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 2, un mandrin 17 et une plaque 18 sont d'une seule pièce. Dans l'ouverture 20 du tube 15, la pression est de 1 bar et dans l'espace 7 elle est de 10 à 20 bars. En conséquence, une pression déséquilibrée P = p.a = p-T~d2 s'exerce sur la filière 9. 4 P = pression axiale totale p = pression dans la chambre de pression a = section droite du mandrin à l'endroit de l'ouverture de la filière d = diamètre du mandrin à l'ouverture de la filière. La pression P est absorbée par la plaque 10 et elle est transmise par cette dernière au tube entretoise 8. On a trouvé que le mandrin se rompt au point de fixation ou à proximité de celui-ci, même lorsque les dimensions et la forme dudit point de fixation sont déterminées avec beaucoup de soin. Dans la forme de réalisation de la figure 1, le mandrin se rompt d'habitude à l'endroit de l'élément conique 11, à une certaine distance a au-dessus du bord 21 du siège conique 12 de la plaque annulaire 10. La rupture est due, probablement, au fait que dans cette section, il se produit une tension combinée extrêmement élevée produite par le déséquilibre de pression, par la pression de contact entre l'élément conique 11 du mandrin et le siège 12, et par des efforts de flexion qui s'exercent sur l'élément conique 11 et qui sont dus à la déformation de la plaque annulaire 10 sous la charge P. La forme de réalisation de la figure 2 présente un risque encore plus grand de rupture juste au point de jonction du 72 08990 3 2130264 mandrin 17 et de la plaque 18. Dans le mode de fixation d'un mandrin selon l'invention, par exemple de la manière représentée sur la figure 3, le risque de rupture du mandrin peut être réduit. Le mandrin 5 25 est conçu de manière à comporter un élément de fixation conique 26 situé à son extrémité intérieure. La plaque 27 est pleine et comporte un guidage usiné 28 pour l'élément de fixation conique 26 du mandrin. Une bague d'étanchéité 31, par exemple une bague torique ou un élément semblable, est disposée autour de 10 l'élément de fixation 26, et elle est pressée par un support annulaire 29 contre l'élément 26 et le guidage 28. Un joint est ainsi réalisé entre l'élément 26 du mandrin et la plaque 27, de sorte que l'agent de compression ne peut pénétrer dans l'espace 30 situé entre le mandrin et la plaque 27. Le déséquilibre de 15 pression est : a.p = p ^^d^l. Il est absorbé directement par la 4 plaque 27 et, de ce fait, il n'a aucune influence sur le mandrin 25. En conséquence, la tension dans l'élément de fixation du mandrin est réduite. L'élément de fixation doit pouvoir absorber la force de traction F qui est due à la friction entre la billet-20 te 13 et la partie avant du mandrin 25. La pression peut être réduite considérablement si la partie avant du mandrin est conique. L'agent de compression de l'espace 7 agit contre l'élément conique 26 du mandrin. Une pression £ orientée vers le haut, produite de cette manière, équilibre la force de-friction F. La 25 pression est £ = p '"fT" (d^ - d^) où p = pression dans la chambre de pression d^= diamètre du mandrin d2= diamètre de l'élément de fixation. Le diamètre d2 doit être choisi de manière 30 que Le mandrin peut comporter un canal de purge 31 destiné à purger l'espace 30 afin d'éviter que l'huile qui peut y pénétrer ne diminue la résistance du joint. Dans la forme de réalisation de la figure 4, la transition entre les sections droites grande et petite du 35 mandrin est proche de son extrémité avant et elle est mise en oeuvre dans l'invention afin de fixer une pointe en matière résistant à l'usure sur un mandrin qui, par ailleurs, est en une autre matière. Une plaque 40 repose contre le tube de support 8 et comprend un guidage usiné cylindrique 41 comportant un chan-40 frein de section triangulaire 42. Une bague de fixation 44 est 72 08990 4 2130264 prévue sur une partie cylindrique 43 du mandrin. La partie 43 est pressée contre la plaque 40 par une bague 45 fixée à celle-ci. Dans l'espace à section triangulaire situé entre le chanfrein 42, l'élément 43 du mandrin et la bague 44, est disposé un joint 5 d'étanchéité 46, par exemple un joint torique. Le mandrin comporte une pointe 47. Le joint entre la partie 43 et la pointe 47 du mandrin est recouvert par un manchon 48 comportant des joints d'étanchéité 49 et 50 qui assurent respectivement l'étanchéité entre le manchon 48 et la partie 43, ainsi qu'entre le manchon 10 et la pointe 47. L'agent de compression agit sur la surface conique 51 et produit une composante de pression axiale s p3 = P^l (d32 - d42) (1) où p = pression dans la chambre de pression 15 d^ = le plus grand diamètre de la pointe du mandrin et du reste de ce dernier d^ = le plus petit diamètre de la pointe du mandrin. La composante de pression repousse la pointe 47 contre l'élément 43 du mandrin et contre la plaque 40. 20 Les espaces 54 et 55 peuvent être purgés par des canaux 52 et 53. 72 08990 5 2130264 10 REVENDICATIONS 1. Presse pour l'extrusion hydrostatique de tubes, comportant une chambre de pression contenant un cylindre à haute pression dans lequel peut être introduit un piston produisant une pression, une filière étant disposée dans le cylindre, un tube ou un autre organe d'espacement étant disposé dans le cylindre et un mandrin étant fixé axialement par son extrémité intérieure à l'aide du tube d'espacement, le mandrin et la filière étant séparés par un intervalle dans lequel une billette tubu-laire est mise en forme de tube lorsqu'elle subit une pression hydrostatique s'exerçant sur tous ses côtés, caractérisée en ce que la partie du mandrin qui pénètre dans la filière a une section droite qui est plus petite que celle de la partie arrière du mandrin, ce dernier ou sa pointe étant relié d'une façon étan-15 che au liquide, à la partie arrière. 2. Presse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la section droite de l'extrémité intérieure du mandrin est plus grande que celle de sa partie qui pénètre dans la filière, le mandrin étant relié d'une façon étanche au liquide, 20 au côté d'une plaque tournée vers la filière et qui repose sur l'organe d'espacement. 3. Presse suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le mandrin comporte- une partie arrière qui est conique. " • ... 25 4. Presse suivant la revendication 2, carac térisée en ce que le côté de la plaque tournée vers la filière comporte une surface de guidage destinée à centrer le mandrin. 5. Presse suivant la revendication 4, caractérisée en ce qu'un joint annulaire assure l'étanchéité entre le 30 mandrin et la surface de guidage. 6. Presse suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le mandrin est maintenu fixé sur la plaque par des éléments de retenue mécaniques. 7. Presse suivant la revendication 1, carac-35 térisée en ce que la partie avant du mandrin est conique. 8. Presse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le mandrin comporte une pointe dont la partie qui pénètre dans la filière a une section droite plus petite que celle de sa partie suivante, la pointe du mandrin étant reliée 40 d'une façon étanche à ladite partie suivante du mandrin. 72 08990 6 2130264 9. Presse suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le joint entre les éléments du mandrin est recouvert par un manchon qui est rendu étanche vis-à-vis des deux parties du mandrin. 10. Presse suivant la revendication 9, caractérisée en ce que le joint étanche est constitué par des bagues d'étanchéité introduites dans des gorges du manchon. 11. Presse suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisée en ce que le mandrin comporte un canal de purge.