Brevet FR2355581A1 — publié le 19780120

L'invention concerne les procédés et les installations de travail des métaux par déformation à froid et, plus précisément, les procédés et les bancs d'étirage de pièces cylindriques tubulaires. A l'heure actuelle, en cas de fabrication par étirage de pièces métalliques tubulaires de forme cylindrique, en règle générale, les pièces produites sont sensiblement courbées. La courbure des pièces au cours de 11 étirage résulte de l'influence des facteurs indiqués ci-dessous, inhérents au procédé d'étirage. L'axe du canal de travail de la filière ne coineide pas d'une manière suffisamment précise avec la direction de l'effort de traction, ce qui aboutit à la courbure de la pièce dans le sens de déviation de l'effort de traction depuis l'axe de la filière. A la fabrication de la filière il est impossible d'éviter de faibles écarts par rapport à la forme géométrique précise, ce qui conduit à une répartition irrégulière des contraintes intérieures suivant le périmètre de la pièce au cours de son tirage à traversla filière et, comme conséquence, la courbure de la pièce. L'inégalité des déformations suivant le périmètre et suivant la longueur de la pièce résulte aussi de l'hétérogénéité inévitable de la matière de la pièce, ainsi que de l'imprécision des dimensions géométriques (différences de parois) des pièces soumises à l'étirage. L'inégalité des déformations provoque elleaussi la courbure des pièces. Sous l'action des facteurs envisagés et de certains autres facteurs, les pièces étirées sont courbées, ce qui présente des difficulté notables et, dans un certain nombre de cas, rend impossible l'exécution des opérations technologiques sans dressage intermédiaire. La nécessité du dressage intermédiaire se - traduit par une diminution du rendement des ateliers d'étirage, l'installation d'un matériel auxiliaire pour le dressage et l'accroissement des aires do production pour son emplacement et, en fin de compte, à l'augmentation du prix de revient des pièces fabriquées. totuellement, pour éliminer la courbure des pièces étirées on fait appel a divers dispositifs. Ainsi, par exemple, selon le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3131803 on fait appel à un dispositif pour 11 étirage des tubes, dans lequel la filière compozte une surface extérieure sphérique et est introduite dans le logement sphérique/de l'appui. Grâce à l'articulation des surfaces sphériques de la filière et de l'appui, on obtient une auto-orientation- de la filière dans l'appui au cours de l'étirage, ce qui élimine la courbure des pièces provenant delanoei-co#idenoe # #axedu canal de travail de la filière et de la direction de l'effort de traction. Toutefois, la courbure des pièces reste encore considérable, car l'appui sphérique de la filière ne supprime qu'une seule des causes de la courbure des pièces et, pour cette rai son, il est nécessaire de réaliser un dressage intermédiaire des pièces. En outre, la fabrication et l'ajustage des surfaces sphériques de la filière et de l'appui sont des opérations technologiques compliquées, qui ne sont pas rationnelles au oint de vue économique, du fait qu'on n'élinine pas complètement la courbure à l'aide de cette filière à surfaces spi riques, mais on réussit seulemer;t à la diminuer quelque peu. Selon le brevet de la RFA N 2249994 on emploie un dispositif dans lequel le dressage de la pièce s'effectue au cours de l'étirage par application-a' celle-ci d'efforts de flexion alternés. Dans ce dispositif, du caté de sortie de la pièce depuis la filière, on a placé un mécanisme de dressage doté dtnn guide annulaire en métal de haute résistance, par lequel passe la pièce. Le guide est monté dans une cage d'entraînement, excentriquement par rapport à l'axe d'étirage.En cours de rotation de la bague d'entraînement, le guide est animé d'un mouvement oscillatoire autour de l'axe d'étirage, ce qui a pour effet d'appliquer à la pièce des efforts de flexion alternés effectuant le dressage de la pièce. Cependant, ce dispositif n'assure pas un dessage de qualité requise, par suite de l'absence de l'appui du côté de sortie du dispositif. En plus, la conception de ce dispositif est compliquée, car il necessite une commande auxiliaire pour la rotation du guide et exige une augmentation de la longueur de l'extrémité bouchée, ce qui aboutit à une augmentation de la dépense du métal. On connaît aussi un procédé d'étirage des pièces cylindriques tubulaires, selon lequel les pièces sont déformées au cours du tirage à travers la filière avec application simultanée d'un couple de torsion à ces pièces, le couple torsion étant appliqué à 1' extrémité de la pièce qui se trouve devant la filière En plus de 1 'amélioration de la déformation et de la réduction des efforts de traction, l'application dudit procédé contribue à diminuer la courbure de la pièce étirée. Cependant, ce procédé n'est pas employé dans l'industrie, car les dispositifs nécessaires à sa réalisation sont compliqués. Le but de la présente invention consiste à éliminer les inconvénients mentionnés. On s'est proposé, en perfectionnant le procédé connu d'étirage et en réalisant des modifications peu compliquées dans la construction du banc d'étirage, d'élaborer un procédé et un banc d'étirage de pièces cylindriques tubulaires, qui assureraient la fabrication de pièces cylindriques, par exemple de tubes, avec une rectitude suffisante pour qu'ils ne nécessitent plus d'opérations de dressage intermédiaire et définitif avant de passer aux opérations technologiques suivantes. Ce problème est rtsolu du fait que dans un procédé d'étirage de pièces cylindriques tubulaires, selon lequel la pièce est déformée au cours de son tirage à travers une filière avec application simultanée à la pièce d'un couple de torsion suivant l'invention le couple de torsion est appliqué à la partie de la pièce qui sort de la filière, la partie de la pièce située devant la filière étant retenue contre la torsion Dans ce procédé il su produit une torsion de la pièce. De ce fait, les contrairLtes prosoqua~t-la courbure du tube sont redistribués suivant le périmètre et suivant la longueur du tube. En résultat, l'axe de la pièce conserve une rectitude satisfaisante. Il est utile de retenir ladite partie de la pièce contre la torsion directement avant son entrée dans la filière. Ceci permet d'obtenir l'angle de torsion requis de la pièce, ce qui favorise sa rectitude Le procédé proposé est realisé dans un banc d'étirage, sur le Mti duquel sont montés une douille avec une filière, un mécanisme de tirage de la pièce à travers la filière, exécuté sous forme d'un chariot d'entraînement installé dans les guidages du bâti, du c8té de la sortie de la pièce de la filière, et portant une pince pour la pièce, ainsi qu'un dispositif appliquant le couple de torsion à la pièce.Dans ce banc, suivant l'invention, le dispositif appliquant le couple de torsion à la pièce est placé sur le chariot d'entraSnement et est lié cinématiquement à sa pince montée dans le chariot avec possibilité de rotation coaxiale par rapport à la filière,à l'entrée de laquelle est situé un dispositif pour retenir la pièce contre la torsion. On obtient ainsi la rectitutde de la pièce, la conception des dispositifs de ce banc d'étirage étant simple et ramassée L'invention est ensuite caractérisée par le fait que le dispositif pour l'application du couple de torsion à la pièce est réalisé sous forme d'un réducteur, sur l'arbre de sortie duquel est montée une pince avec possibilité de déplacement longitudinal, alors que l'arbre d'entrée est lié cinématiquement à la commande du chariot. Il est avantageux que la liaison cinématique de l'arbre d'entre du réducteur avec la commande du chariot soit réalisée au moyen d'un pignon à chaine monté sur l'arbre d'entrée et coopdrant avec une chaîne à rouleaux disposée le long du guidage du bâti et dont les extrémités sont fixées dans le asti. Selon cette construction du dispositif, l'angle de rotation de la pince ne dépend plus de la vitesse de mouvement du chariot, il est déterminé seulement par le chemin parcouru par lui, et la valeur de l'angle de torsion par unité de longueur de la pièce à tirer est constante suivant toute la longueur de la pièce. L'invention est caractérisée encore par le fait que le dispositif pour retenir la pièce contre la torsion comporte un corps dans lequel sont placés une douille comportant une filière et installée avec possibilité de déplacement le long de l'axe de la filière, des tirants à ressort articulés à cette douille, et une paire de rouleaux profilés disposés à une certaine distance l'un de l'autre pour l'introduction de la pièce entre eux et adaptés de manière à la retenir contre la torsion. Il est avantageux que les rouleaux profilés soient montés dans le corps à l'aide de deux paires de leviers, les leviers constituant chaque paire étant articulés, entre eux par l'une de leurs extrémités et au tirant à ressort, tandis que leurs extrémités libres sont articulées respectivement à l'axe du rouleau et au corps. Cette construction du dispositif retenant la pièce contre la rotation, malgré sa complexité apparente, est un moyen simple et str. De la sorte, le procédé et le banc d'étirage conformes à l'invention permettent d'obtenir des pièces étirées avec une rectitude suffisante pour qu'elles puissent être transmises aux opérations technologiques suivantes sans dressage intermédiaire et aefinitif, ce qui augmente notablement la productivité du travail et diminue le prix de revient des pièces fabriquées. On donne ci-après la description détaillée d'un exemple concret mais non limitatif de réalisation du procédé et du banc proposés d'étirage de pièces cylindriques tubulaires, avec références aux dessins annexés, qui représentent : - la figure 1, une vue schémgtique illustrant le procédé conforme à l'invention ; - la figure 2, une vue schématique du banc d'étirage, suivant l'invention (vue d'ensemble) ~; - la figure 3, le dispositif retenant la pince contre la torsion (coupe longitudinale partielle) ; - la figure 4, le mécanisme de tirage (avec arrachement partiel) ; - la figure 5, une vue en coupe suivant V-V de la figure 4 - la figurez, une vue en coupe suivant v JI de la figure 3 ;; - la figure 7, une vue en coupe suivant Vil-Vil de la figure 3 Le procédé de fabrication, par étirage, de pièces cylindriques tubulaires consiste en ce que la pièce 1 (figure 1) est déformée au cours de son tirage à travers la filière 2 dans la direction indiquée par la flèche A.Au cours du tirage, la pièce 1 est soumise à un couple de torsion dans le sens indiqué par la flèche B, ce couple de torsion étant appliqué à la partie la de la pièce 1 sortant de la filière 2, tandis que la p rtie-1b de la pièce située devant la filière 2 est retenue contre la torsion, par exemple, à l'aide d'une filière auxiliaire 3 placée directement à l'entrée de la pièce dans la filière 2, et ayant un orifice ovale qui ntempêche pas le déplacement longitudinal de la pièce tout en excluant sa rotation. Pour la réalisation de ce procédé, on propose un banc d'étirage, sur le b & i 4 (figure 4) duquel sont montés un dispositif 5 retenant la pièce contre la torsion et comportant une cage 6 (figure 3) avec la filière 2, des guidages 7 (figure 2) un mécanisme de tirage de la pièce à travers la filière, exécuté sous forme d'un chariot d'entraînement 8, un dispositif 9 appliquant à la pièce un couple de torsion. Le chariot 8 (figure 2) est situé du cSté de la sortie de la pièce 1- depuis la filière 2 et comporte, installé sur des rouleaux 10 se deplaçamt sur le guidage 7 du bati 4, un corps il (figue/4) portant un crochet 12 et une pince 13 pour la pièce (la construction de la pince ntest pas décrite, du fait quelle est largement connue).Le chariot 8 est entraîné par une chaRne #ans fin 14 (figure 2, montrée en pointillé) contournant un pignon à chaise mené 15 et un pignon à channe menant 16 montés sur le bEti 4. le pignon menant 16 est relié par n'importe quel mécanisme connu, par exemple à laide d'une transmission par engrenages (non représentée sur la figure 2), à un moteur électrique 17. Pendant l'étirage le crochet 12 de chariot se trouve en prise avec la chafne sans fin 14. Le dispositif 9 (figure 5) appliquant à la pièce un couple de torsion est placé. sur le chariot 8 et est lié cinématiquement (mécaniquement) à sa pince 13. Le dispositif 9 est exécuté sous forme d'un réducteur disposé dans le corps il du chariot 8 et comportant un arbre de sortie 18, m arbre d'entrée 19, un arbre intermédiaire 20, des engrenages cylindriques 21 et 22, des engrenages coniques 23 et 24. L'arbre d'entrée 19 est relié cinématiquement à la commande du chariot et est lié, au moyen d'un manchon de marche libre 25, à l'arbre intermédiaire 20 dont l'extrémité porte l'engrenage cylindrique 21.L'engrenage 21 se trouve en prise avec l'engrenage 22 monté sur l'arbre 26. A l'extrémité opposée de l'arbre 26 est fixé l'engrenage conique 23 se trouvant en prise avec l'engrenage conique 24 monté sur l'arbre de sortie i8. La pince 13 est placée sur l'arbre de sortie 18 avec possibilité de déplacement longitudinal. Les arbres 26 et 19 et l'arbre intermédiaire 20 sont montés sur des paliers 27 de corps 11, représentés d'une manière conventionnelle sur la figure 5, pour ne pas compliquer le dessin. Pour le déplacement longitudinal, la pince 13 est relié à l'arbre 18 par n'importe quel moyen connu, par exemple à l'aide d'une clavette, ce qui permet à la pince 13 de tourner avec cet arbre. La pince 13 est disposée coaxialement à la filière 2, c'est pourquoi l'axe gdométrique 0-0 de rotation de l'arbre 18 coincide avec l'axe de la filière 2. La liaison cinématique de l'arbre d'entrée 19 (figure 5) avec la commande du chariot 8 est assurée par un pignon 28 à charnue, calé sur l'arbre 19, et par une chaîne 29 à rouleau disposée le long du guidage 7 (figure 2) du beti 4 et montrée conventionnellement sur la figure 3 par un trait continu. Les extrémités de la chaîne 29 sont fixées sur les montants du bâti à l'aide de vis 30. La chaîne 29 à rouleaux passe par des orifices 31 (figure 4) pratiqués dans le corps il et coopère avec le pignon 28. Pour l'augmentation de l'angle d'enveloppement du pignon 28 par la chaîne 29, dans le corps li est monté un pignon auxilaire 32 à charnue, monté sur l'arbre 33 (figure 5) tournant dans les paliers 27 du corps 11. La pince 13 se déplace longitudinalement à l'aide d'un vérin pneumatique 34 (figure 4) fixé sur le corps 11. la tige 35 du vérin pneumatique est reliée par articulation à un tirant 36 qui est articulés son tour, à la pince 13 et à un support 37 fixé sur le corps 11. Le dispositif 5 (figure 3) retenant la pièce contre la torsion comporte un corps 38 fixé sur le bgti 4, dans lequel sont logés la cage 6 avec la filière 2, une paire de tirants 39 à ressort et une paire de rouleaux profilés 40 disposés à une distance "l" l'un de l'autre pour le passage entre eux de la pièce, et adaptés de manière à retenir contre la torsion la partie lb de la pièce. A l'intérieur du corps 38 sont ménagées des rainures 41 (figure 6) dans lequelles se trouvent les saillies 42 de la cage 6, ce oui assure le déplacement de la cage 6, avec la filière 2 le long de son axe. -Le déplace#ent de la cage 6 avec la filière 2 est limite par la paroi 38a du corps 38. Dans la cage 6 (figure 3) est fixé, à l'aide d'un filetage, un logement 43 de la filière 2. La cage 6 est dotée de deux fourches 44 diamétralement opposées (figure 5), auquelles sont articulés les tirants 39. Aux extrémités des tirants 3g sont fixées des tiges 45 sortant du corps 38 à travers ses orifices 46. Sur les tiges 45 sont montés des ressorts 47 maintenus par des écrous 48 et assurant la poussée des tirants et le retour des rouleaux 40 en position initiale. Pour retenir contre la torsion la partie lb de la pièce, les rouleaux 40 sont montés dans le corps 38 à l'aide de deux paires de leviers, chaque paire comprenant deux-leviers, 49 et 50 respectivement, articulés~l'un à l'autre par leurs extrémités, et au tirant 39. L'extrémité libre du levier 49 est articulée au rouleau 40, taudis que l'extrémité zabre du levier 50 est articuléeavec le corps 38. Les'leviers 49 peuvent #tre exécutés sous forme d'une fourche et peuvent entourer de deux côtés le rouleau 40, comme montré sur la figure 7.Chaque rouleau profilé 40 à la forme- montrée sur la figure 7 et est monté sur un axe 51 dont les extrémités sont introduites dans des coussinets 52 situés dans des rainures 53 du corps 38. les leviers 49 se trouvent entre les coussinets 52 et le rouleau 40. Le banc d'étirage fonctionne de la manière exposée ci#après. Pour preparer le banc d'étirage au fonctionnement, on dispose la cage 6 en tournant le logement 43 (figure 3) dans le dispositif, à une certaine distance de la paroi 38a du corps 38, à laquelle les rouleaux profilés 40 retiennent bien la partie tb (figure 2) de la pièce contre la torsion. Ensuite, on met en marche le moteur électrique 17 qui met en mouvement la chaîne 1.4 et on fait avancer la pièce à travers la filière 2 (figure t) de façon que son extrémité bouchée sorte de la filière 2. Puis on amène le chariot 8 à l'extrémité bouchée de la pièce et on met en action le vérin pneumatique 34 (figure 2). A la mise en action du vérin pneumatique 34, la tige 35 rentre et fait pivoter le tirant 36 qui déplace la pince 13 en assurant d'une façon connue en soi, sa liaison rigide avec ltextremite bouchée de la pièce. Ensuite, on accroche le crochet 12 à la chaîne i4. En résultat, le chariot 8 commence à se déplacer sur les guidages 7 du bàti 4. Simultanement avec le début du mouvement du chariot 8, le pignon mené 2.8 (figure 4) qui tourne à-l'aide de- la channe à rouleaux 29, met en rotation l'arbre 19 et, par l'intermédiaire du manchon de marche libre 25 (figure 5) 11 arbre 20, l'engrenage 21. et l'engrenage 22 qui est enprise avec ce dernier.L'engrenage 22 met en rotation, à l'aide de l'arbre 26, les engrenages coniques 23 et 24. Du fait que l'engrenage 24 est calé sur l'arbre .18 portant la pince 13, cette dernière, en tournant, transmet un couple de torsion à la partie la: de la pièce 1 (figure 2) sortant de la filière 2, et fait avancer simultanément la pièce à travers la filière 2. Au début du tirage de la pièce I au travers de la filière 2, la cage 6 (figure 3) déplace dans le sens de mouvement de la pièce 1 et vient buter contre la paroi 38a du corps 38 . Pendant le mouvement de la cage 6, les fourches 44 font déplacer les tirants 39 et les tiges 45, en comprimant les ressorts 47 ; les leviers 49 et 50 tournent alors par rapport aux tirants 39. Du fait que les axes 51 des rouleaux 40 sont introduits dans les coussinets 52 logés dans les rainures 53, les rouleaux profilés 40 pendant la rotation des leviers 50 et 49, se déplacent l'un à la rencontre de l'autre et serrent la partie,1% de la pièce 1, en la retenant contre la torsion mais en lui permettant de passer à travers la filière 2. De la sorte, la partie lb de la pièce 1 est retenue contre la torsion par les rouleaux profilés 40 , alors que la partie1a: de cette pièce subit une torsion grâce à la rotation de la pince .13, le pas de torsion de la pièce suivant toute la longueur d'étirage étant constant et ne dépendant pas de la vitesse d'tirage, puisque l'angle de rotation de la pince est lié linéairement (par le pignon 28, figure 4, et par la chaine 29) à la distance parcourue#par le chariot 8. Après la sortie de la pièce 1 de la filière 2, les ressorts comprimés 47 font déplacer les tiges 45 et les#tirants39, et donc, conjointement avec ceux-ci, la cage 6 aars-le sens inverse à celui de étirage, les leviers 49 et 50 tournent par rapport aux tirants 39 en écartant les rouleaux profilés 40 et en libérant le passage pour l'avancement de la pièce suivante. Ensuite on met en marche le vérin pneumatique 34, la tige 35 sort et, en faisant tourner le tirant 36, déplace la pince 13, en libérant la pièce d'une manière cornue en soi. Lors de la marche à vide du chariot 8 (figure 5), la pince 13 ne tourne pas, grecs à la présence du manchon de marche libre 25. En resultat, il se créee des conditions favorables pour le serrage de la pièce suivante. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au r##de de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu a 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 oui suivent. REVENDICAEIONS 1. Procédé de fabrication, par étirage, de pièces cylindriques tubulaires, du type consistant à déformer la pièce au cours de son tirage à travers une filière avec application simultanée à ladite pièce d'un couple de torsion, caractérisé en ce cue le couple de torsion est appliqué à la partie de ladite pièce sortant de la filière, tandis que la partie de la pièce située avant la filière est retenue contre la torsion. 2. Procédé conforme à la revendication I, caractérisé en ce que la retenue de ladite partie de la pièce contre la torsion s'effectue directement avant son entrée dans la filière. 3. Banc d'étirage pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 et 2, du type comportant un htti sur lequel sont montés une douille avec une filière, exécutée sous forme d'un chariot d'entrainement monté sur des guidages dudit bâti du c8té où la pièce sort de la filière et portant une pince pour ladite pièce, et un dispositif pour l'application d'un-eoupre de torsion à ladite pièce, caractérisé en ce cue le dispositif pour l'application du couple de torsion à la pièce est placé sur le chariot d'entratnement et est lié cinématiquetent à la pince, celle-ci étant montée dans le chariot avec possibilité de rotation autour de l'axe de la filière, en amont de l'entrée de laquelle se trouve un dispositif retenant la pièce contre la torsion. 4. Banc d'étirage conforme à la revendication 3, caractérisé en ce eue le dispositif pour l'application d'un couple de torsion à la pièce est réalisé sous forme d'un réducteur, sur l'arbre de sortie duquel est montée, avec possibilité de déplacement longitudinal, la pince précitée, l'arbre d'entrée dudit réducteur étant lié cinématiquement à IL commande du chariot. 5. Banc d'étirage conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison cinématique entre l'arbre d'entrée du réducteur et la commande du chariot est assurée par un pignon à chaîne monté sur ledit arbre d'entrée et coopérant avec une chaîné à rouleaux disposée le long des guidages du bati et dont les extrémités sont fixées dans ledit btti. 6. Banc d'étirage conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif retenant la pièce contre la torsion comporte : un corps dans lequel sont logés la douille précitée avec ladite filière, laquelle douille est montée avec possibilité de déplacement le long de l'axe de la filière,des tirants à ressort articulés à ladite douille ; et une paire de rouleaux profilés disposés à une certaine distance l'un de l'autre pour le passage entre eux de ladite pièce et adaptés de manière à retenir celle-ci contre la torsion. 7. Banc d'étirage conformément à la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits rouleaux profilés sont montés dans ledit corps par l'intermédiaire de deux paires de leviers, les leviers constituant chacune desdites paires étant, à l'une de leurs extrémités, articulés entre eux et au tirant à ressort correspondant, tandis que leurs extrémités libres respectives sont articulées, respectivement, à l'axe du rouleau correspondant et audit corps. 8. Pièces cylindriques tubulaires caractérisées en ce quelles sont obtenues conformément au procédé faisant l'objet de l'une des revendications 1 et 2.