Brevet FR2241357A1 — publié le 19750321

La présente invention concerne la fabrication de raccords avec dérivation, par exemple les raccords en T, les croisillons et autres éléments analogues. L'invention peut être utilisée avec le maximum d'avantages pour la fabrication des raccords soumis, en cours d'exploitation, à des pressions et des températures élevées. Dans ces raccords il est particulièrement avantageux que le métal soit renforcé suivant tout le volume avec transition progressive de la jonction entre la partie principale du raccord et la dérivation. Ce problème peut être résolu de la façon la plus avantageuse à l'aide d'une paire de poinçons coopérants dotés de cavités cylindriques. L'ébauche tubulaire à section transversale ovale est comprimée par les poinçons mentionnés dans une direction coïncidant avec le grand axe de ltovale. L'un des poinçons comporte à sa partie médiane une ouverture disposée en travers de l'axe longitudinal de la cavité, et dans les parois de l'ébauche est prévu un orifice disposé rigoureusement en face du milieu de l'ouverture mentionnée, ménagée dans le poinçon. Par l'intermédiaire de cet orifice, dans l'enceinte de l'ébauche, avant le rapprochement des poinçons, on fait passer une tige à laquelle est ensuite fixé un poinçon supplémentaire. Au fur et à mesure du rapprochement des poinçons principaux, le poinçon supplémentaire est retiré de l'enceinte de l'ébauche.Bans ce cas, simultanément avec la compression de l'ébauche dans les directions radiales par rapport à son axe longitudinal, se forme la dérivation latérale (voir par exemple le brevet d'invention des Etats-Unis nO 2787050 dans la classe 29et57 de 2947). Il est évident que plus la paroi du futur raccord est épaisse, plus important est l'effort à appliquer à la tige portant le poinçon supplémentaire. Etant donné que la dimension des orifices dans la paroi de l'ébauche ne peut etre considérablement accrue (par suite d'une réduction considérable de la longueur de la dérivation latérale lorsque cette dimension est accrue), le procédé connu qui vient d'être décrit ne trouve que des applications limitées. On connart également un procédé pour la formation de la dérivation latérale par refoulement de l'ébauche tubulaire à l'aide-de poinçons se déplaçant le long de l'axe longitudinal de l'ébauche mentionnée. L'ébauche est alors non seulement renforcée, mais il se produit également un accroissement de l'épaisseur de ses parois, ce qui est un facteur très important. Cependant, ce procédé nécessite l'application d'une matrice composée spéciale dans l'enceinte de laquelle est engagé l'un des poinçons procédant au refoulement. La matrice comporte une ouverture latérale par l'intermédiaire de laquelle est façonnée la dérivation. La matrice subit alors des pressions intérieures considérables (voir par exemple le brevet d'invention autrichien nO 283086 dans la classe 49d30, 1970). I1 est évident qu'avec l'accroissement de l'épaisseur de la paroi du raccord, l'épaisseur des parois des éléments de la matrice composite augmente à tel point que le procédé devient économiquement désavantageux. En outre, ce procédé, comme le précédent, présente des inconvénients découlant de la formation de la dérivation sous l'action du poinçon supplémentaire fixé à une tige passant à travers l'orifice ménagé dans la paroi de l'ébauche et par l'ouverture de la matrice. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. A cette fin, l'invention vise un procédé de fabrication de raccord avec dérivation, qui, tout en assurant les avantages des deux procédés mentionnés plus haut, permettrait de former un raccord à parois épaisses grâce à une nouvelle combinaison des opérations de déformation plastique du métal. Le procédé de l'invention, de même que le premier décrit plus haut, prévoit également la compression de l'ébauche tubulaire dans des sens radiaux, par rapport à son axe longitudinal, par l'intermédiaire d'une paire de poinçons coopérants comportant des cavités de forme essentiellement cylindrique,- se complétant réciproquement, et dont l'un comporte à sa partie médiane une ouverture gracie à laquelle se forme, sur l'ébauche, une saillie à section transversale circulaire à l'endroit où .se trouvera la future dérivation.Cependant, contrairement au procédé connu, l'opération de compression mentionnée est suivie d'une opération de refoulement de l'ébauche par l'intermédiaire d'une autre paire de poinçons se rapprochant le long de l'axe longitudinal de l'ébauche, à la suite de quoi l'ébauche prendra une forme en tonneau, et sa saillie sera ovale suivant sa section transversale. Après quoi l'ébauche est à nouveau comprimée dans des sens radiaux par rapport à son axe longitudinal, par l'intermédiaire de la paire suivante de poinçons en coopération avec des cavités, plus. particulièrement de forme cylindrique, coopérant entre elles, se déplaçant le long du grand axe de l'ovale précité, chaque poinçon. comportant alors une cavité supplémentaire plus particulièrement de forme cylindrique, complétant l'autre et disposée en travers de la cavité principale ; les cavités supplémentaires sont prévues pour le façonnage définitif de la dérivation du raccord à partir de la saillie mentionnée. Avec une telle séquence des opérations, les efforts de compression et de refoulement sont relativement faibles, la dérivation latérale obtenue est suffisamment longue, et l'épaisseur des parois est notablement accrue sur toute leur longueur Dans ce cas, il n'est plus nécessaire d'utiliser une matrice spéciale au cours du refoulement de l'ébauche. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, après avoir terminé la compression dans la dernière paire de poinçons, il est préférable de supprimer le sommet de la dérivation pour y former un orifice. Il est évident qutune telle opération est relativement facile à exécuter. On fait alors appel à un équipement dont la conception est relativement simple. Si la dérivation latérale doit être relativement élevée, dans la paroi latérale de l'ébauche tubulaire sont ménagés des orifices avant le positionnement de cette ébauche dans ia première paire de poinçons, et à l'intérieur de l'ébauche mentionnée est logé un poinçon supplémentaire qui est accouplé à la tige passant à travers l'orifice ménagé dans cette ébauche et dans l'ouverture du poinçon correspondant de la première paire de poinçons. Simultanément avec la compression de l'ébauche dans les sens radiaux par rapport à son axe longitudinal, le poinçon supplémentaire est extrait à l'aide d'une tige de l'ébauche tubulaire, à la suite de quoi se forme une saillie avec un orifice dont le diamètre extérieur est supérieur à celui du raccord. Au cours des opérations-consécutives, cette saillie reçoit sa forme définitive. Un avantage considérable de la présente invention réside dans le fait qu'elle permet de fabriquer des raccords à partir d'ébauches tubulaires dans lesquelles le rapport entre l'épaisseur des parois et le diamètre intérieur est supérieur à 0,15,~ainsi que d'obtenir des dérivations sans amincissement de leurs parois. Dans l'exposé ci-dessous est décrit en-détail deux modes non limitatifs de mise en oeuvre du procédé conforme -à-l'invention, avec références aux dessins annexés, qui représentent : - la figure 1, la première paire de poinçons participant à la première opération de compression, et l'ébauche tubulaire en position initiale (vue en coupe transversale) - la figure 2, une vue en coupe suivant Il-Il de la figure f - la figure 3, la première paire de poinçons participant à la compression, à l'état fermé (vue en coupe transversale) ; ; - la figure 4, la deuxième paire de poinçons participant au refoulement, et l'ébauche tubulaire remodelée en une ébauche-comportant une saillie latérale en position initiale (vue en coupe. longitudinale) - la figure 5, la deuxième paire de poinçons participant au refoulement, à la fin de leur course utile (vue en coupe longitudinale) ; - la figure 6, la troisième paire de poinçons participant -à la deuxième opération de compression, et l'ébauche remodelée à la suite de l'opération de refoulement réalisée préalablement (vue en coupe transversale) - la figure 7, une vue suivant la flèche A de la figure 6 - la figure 8, la troisième-paire de poinçons participant à la deuxième opération de compression, en position fermée (vue coupe transversale) ;; - la figure 9, la première paire de poinçons participant à la première opération de compression, le poinçon supplémentaire et l'ébauche tubulaire en position initiale, suivant un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention (vue en coupe transversale) ; - la figure 10, une vue en coupe suivant X-X de la figure 9 , - la figure Xt, la première paire de poinçons participant à la compression, en position fermée, le poinçon supplémentaire étant alors dégagé de la'ébauche tubulaire (vue en coupe transversale ;; - les figures 12à15 t les positions des deuxième et troisième paires de poinçons, elles formes successives prises par l'ébauche pendant les étapes suivantes de traitement de l'ébauche,-suivant le deuxième mode de mise en oeuvre du prpcédé conforme à l'invention. Suivant le premier mode de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, on utilise une ébauche tubulaire métallique î (figures 1 et 2), de préférence sans soudure, dont le rapport entre ltépaisseur des parois et le diamètre peut être égal ou supérieur à 0,t5. Le diamètre extérieur de l'ébauche peut etre supérieur de 10 à t5 ffi à celui du raccord. L'ébauche 1 est disposée sur le poinçon inférieur 2, avec une cavité 3 de forme cylindrique prévue à sa partie supérieure, de façon que l'axe de cette ébauche soit disposé parallèlement à l'axe longitudinal de la cavité 3. Le poinçon supérieur 4- comporte à sa partie inférieure une cavité 5 de forme cylindrique, dans la partie médiane de laquelle est ménagée une ouverture cylindrique 6 dont les parois rejoignent progressivement les parois de la cavité 5. Dans les poinçons 2 et 4, les deux cavités 3 et 5 se complètent mutuellement. Au début, l'ébauche t est soumise à une compression dans des sens radiaux par rapport à son axe longitudinal. La compression est obtenue grâce au fait que le poinçon supérieur 4 se rapproche du poinçon inférieur 2 et que la courbe des cavités 3 et 5 des paires de poinçons coopérants 2 et 4, ainsi que la courbe de la paroi de l'ouverture 6 dans les sections transversales, sont supérieures à la courbe de la surface extérieure de- l'ébauche 1. Il en résulte que l'ébauche tubulaire 1 se réduit suivant les directions transversales, à l'exception du secteur de cette ébauche se trouvant en regard de l'ouverture 6 ménagée dans le poinçon supérieur 4. Ce secteur de l'ébauche se déforme, à la suite de quoi se forme une saillie latérale 7 (figure 3) à section transversale circulaire. Par suite de la compression, l'ébauche 1 est remodelée en ébauche la pour être ensuite extraite des poinçons 2 et 4 participant à la première opération de compression, et elle est placée sur le poinçon inférieur 8 (figure 4) de la paire consécutive de poinçons coopérants â et 9, comportant des surfaces de travail planes. Au cours de l'abaissement du poinçon supérieur 9, l'ébauche la subit un effet de refoulement, la saillie 7 s'allonge et l'ébauche ta est remodelée en ébauche lb, se distinguant de l'ébauche la par sa forme en tonneau avec des cotes transversales plus importantes dans sa parti-e médiane, ainsi que par une plus forte épaisseur des parois, qui sont toutefois d'une plus faible longueur.La saillie 7 est alors transformée en saillie 7a, dont la section transversale prend la forme d'un ovale dont le grand axe est transversal à-l'axe longitudinal de l'ébauche tb. L'ébauche remodelée lb est disposée sur le poinçon inférieur 10 (figures 6 et 7) comportant une cavité 11 de forme cylindrique, de sorte que l'axe longitudinal de l'ébauche 7b devient parallèle à celui de la cavité Il. Au dessus du poinçon inférieur 10 se trouve le poinçon supérieur 12 coopérant avec le poinçon 10 et également doté itune cavité 13 de forme cylindrique, parallèle à la cavité 11. En travers des cavités il et 13, se complétant mutuellement, sont ménagées, dans les poinçons 10 et 12 respectivement, des cavités-t4 et 15 de forme cylindrique se complétant elles aussi mutuellement, la courbe de toutes les cavités 11, 13, 14 et 15 dans les sections transversales étant supérieure à la courbe des surfaces cylindriques de l'ébauche tb avec lesquelles coopèrent les parois des cavités mentionnées par suite du rapprochement des poinçons 10 et t2 coopérant entre eux pendant la deuxième--opération de compression à laquelle l'ébauche lb est soumise dans les directions radiales par rapport à son axe longitudinal, ainsi que par rapport à l'axe longitudinal de la saillie latérale 7a.A la suite du rapprochement des poinçons 10 et 12 dans des directions orientées le long du grand axe de l'ovale conféré à la section transversale de la saillie 7a, l'ébauche lb est remodelée en ébauche tc (figure 8) se distinguant de la précédente par de plus faibles dimensions transversales, mais aussi par une plus grande longueur de la saillie 7b,~dont les dimensions transversales correspondent à celles de la dérivation terminée. Après la deuxième opération de compression, le sommet de la saillie 7b est supprimé mécaniquement où à l'aide d'un flux de gaz chauffé par suite du déplacement de 1' coutil (non représenté) le long de la ligne BB. Il est évident que par suite du refoulement, l'épaisseur des parois de la dérivation peut votre considérable. Lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention l'ébauche est chauffée jusqu'à une température à laquelle le métal devient capable de sfécouler sous l'action de la pression engendrée. 0e mode de mise en oeuvre du procédé permet d'obtenir une dérivation latérale dont la longueur constitue 22 à 25 ffi du diamètre extérieur de la partie principale du raccord. Dans le deuxième mode de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, la dérivation latérale est obtenueavec une plus grande hauteur grâce à l'application d'un poinçon supplémentaire 16 (figures 9 eut 10) qui est engagé dans l'enceinte de l'ébauche 7b, se-distinguant de l'ébauche 1 (figures 1 et 2) par le fait que dans la paroi de la partie supérieure de cette ébauche est ménagé un orifice 17 à travers lequel, ainsi qu'à travers l'ouverture 6 du poinçon supérieur 4 de la première paire principale de poinçons 2 et 4, on fait passer la tige t8. Sur cette tige est fixé le poinçon supplémentaire 16.Au cours de la compression de l'ébauche td, ce poinçon. 16 est retiré de ladite ébauche par la tige t8, à la suite de quoi l'ébauche id se transforme en ébauche le (figure 11) avec une dérivation 7c comportant un large orifice. Ensuite l'ébauche le est transformée en ébauche if à l'aide de la deuxième paire de poinçons principaut 8 et 9 (figures 12 et 13), le diamètre extérieur de la dérivation 7d étant alors réduit de 10 à 20 %. L'ébauche If est ensuite remodelée de manière à former la pièce définitive 7g, à l'aide d'une troisième paire de poinçons principaux 10 et t2 (figures 14 et 15). La dérivation 7d est alors transformée en dérivation 7e de diamètre identique à celui de la partie principale du raccord. Il est évident que la dérivation réalisée préalablement par refoulement et étirage simultanés à l'aide des poinçons 2,4 et 16, devient, au cours des opérations suivantes, plus longue que la dérivation obtenue dans le premier mode de réalisation de -l'invention, sa longueur constituant alors 28 à 30 ffi du diamètre extérieur de la partie principale du raccord. L'invention n'exclut pas l'utilisation de poinçons à cavités de forme légèrement différente de la forme cylindrique, par exemple-de cavités de forme conique avec une conicité relativement faible, ou comportant des secteurs coniques et cylindriques avec des angles de conicité relativement faibles. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été 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 suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. RWENDICATIONS f. Procédé de fabrication, à partir d'une ébauche tubulaire métallique, de raccords comportant une dérivation, du type consistant à soumettre l'ébauche à une compression radiale par rapport à son axe longitudinal, à l'aide dune paire de poinçons coopérant entre eux et comportant des cavités respectives de forme sensiblement cylindrique se complétant mutuellement, l'un desdits poinçons comportant, dans sa partie médiane, une ouverture dans laquelle se forme, sur l'ébauche, une saillie à section transversale circulaire située à l'endroit de la future dérivation, caractérisé en ce que ladite opération de compression est suivie d'une opération de refoulement de l'ébauche par une autre paire de poinçons se rapprochant le long de l'axe longitudinal de l'ébauche, ce qui a pour effet de conférer à-cette dernière une forme en tonneau tandis que sa saillie prend une forme à section transversale ovale, après quoi l'ébauche est à nouveau comprimée radialement par rapport à son axe longitudinal à l'aide d'une paire de poinçons supplémentaires coopérant entre eux et comportant des cavités respectives de forme sensiblement cylindrique se complétant mutuellement, lesdits poinçons supplémentaires se déplacent le long du grand axe de l'ovale précité et comportant chacun une cavité supplémentaire de forme sensiblement cylindrique complétant l'autre cavité de forme identique, et disposée transversalement à la cavité principale, lesdites cavités supplémentaires servant à la mise en forme définitive de la dérivation du raccord à partir de la saillie précitée. ?. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'après la compression de l'ébauche tubulaire à l'aide de la dernière paire-de poinçons, le sommet de la dérivation est supprimé de manière à former un orifice 3. Procédé suivant la revendication t, caractérisé en ce qu'on utilise une ébauche tubulaire dont la paroi comporte un orifice disposé en -regard de l'ouverture du poinçon correspondant de la première paire de poinçons, et en ce qu'à travers ladite ouverture et ledit orifice passe une tige auquel est fixé un poinçon supplémentaire situé dans l'enceinte de l'ébauche et qui, pendant la compression de celle-ci, est tiré hors de l'ébauche de manière à former sur cette dernière une dérivation avec un orifice. 4. Raccord pourvu d'une dérivation, caractérisé en ce qu'il est fabriqué conformément au procédé faisant l'objet de l'unie des revendications 1 à 3.