Brevet FR2427859A1 — publié le 19800104

L'invention concerne un procéde et un dispositif pour la fabrication de raccords courbés ayant une section qui diminue d'une extrémité à l'autre, c'est-à-dire des coudes de réduction, par la déformation d'un tronçon de tuyau initialement cy cylindrique. On prévoit souvent des coudes de réduction de ce genre, en tant qu'éléments de tuyauterie ou pièces intercalaires de tuyauterie, qui, outre un changement de direction de la canalisation par exemple de 900, présentent en m#me temps une réduction de leur section transversale pour permettre un raccordement à une tuyauterie ayant une autre dimension, pour modifier la vitesse d'écoulement et la pression des fluides traversant la tuyauterie, ou bien en raison d'exigences relatives à l'encombrement. Traditionnellement, il n'était possible de résoude ce problème que d'une manière insuffisante, ou bien parce que leur forme et leur résistance mécanique - dans le cas de coudes de réduction formés de plusieurs pièces soudées les unes aux autres - ne satisfaisaient qu'à des spécifications peu élevées, ou bien parce que leur fabrication était complexe, et, partant, coûteuse. C'est ainsi qu'un procédé connu part d'un raccord courbé ayant une section constante, qui est enfoncé dans le sens de la longueur dans l'espace creux d'une matrice, espace creux ayant une section décroissante, de façon que l'extrémité avant, dans le sens de l'avancement, du raccord courbé introduit dans la matrice, subisse une compression de plus en plus forte. Pour permettre une reprise facile de la pièce finie, la matrice est formée de deux parties. Ce procédé présente d'abord l'inconvénient d'exiger, pour la fabrication d'un raccord courbé, une passe distincte.En outre, son utilisation est limitée à des raccords courbés présentant une épaisseur de paroi relativement faible, en raison de la valeur élevée des forces de compression devant outre appliquées de tous les côtés, et du travail de déformation important, en particulier au niveau de l'extrémité dont la section de paroi devient la plus épaisse. De plus, il n'est pas possible d'éviter complètement la formation de pliures et de bosses dans les parois. On connaet un autre procédé qui prévoit, pour éviter les inconvénients du procédé précédent. une autre étaie d e nr- usinage dans le cadre de laquelle on forme une extrémité plus mince du raccord courbé, grâce à une déformation périphérique par chocs, cette opération étant suivie d'un formage final dans une estampe ; on introduit progressivement le raccord coudé dans un espace creux de cette matrice, se rétrécissant d'une extrémité à l'autre, de sorte que le raccord coudé atteint d'une manière continue sa forme finale, par estampage. Ce procédé aussi présente un inconvénient, qui réside en ce qu'il faut d'abord former un raccord courbé, et qu'il faut prévoir d'autres étapes, exigeant du travail, jusqu'a la fabrication de la pièce finie.Malgré ces précautions, il n'est pas possible, ici non plus, d'éviter à coup sar la formation de pliures de compression dans le coude de réduction, en particulier dans la zone de séparation des deux parties de la matrice. L'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif permettant de fabriquer, grâce à un procédé rapide et simple, des coudes de réduction ayant une forme précise, une excellente qualité de surface et une grande résistance mécanique. L'invention concerne à cet effet un procédé et un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisés en ce que le tron çon de tuyauterie est d'abord cintré et élargi en une seule passe par emmanchement sur un mandrin courbé, dont la section augmente dans le sens de l'avancement du tronçon de tuyauterie, et dont la forme extérieure est adaptée à la forme intérieure prévue pour le coude à fabriquer, cette opération étant suivie de l'extrac- tion du tronçon de tuyauterie à partir du mandrin, par un mouvement de recul. Ce procédé permet de fabriquer un coude de réduction en une seule passe, par pliage et élargissement d'un tronçon de tuyau, sans le risque d'une déformation par bosselage ou refoulement, le tronçon de tuyau pouvant essentiellement autre cylindrique, mais pouvant aussi avoir été courbé à l'avance. De cette manière, et grâce à un formage par l'intérieur, il est possible de conserver d'une manière précise les dimensions et la regularité de la forme intérieure du coude de réduction, laquelle présente habituellement pour le produit une importance plus grande que la forme extérieure.En outre, le tronçon de tuyau reste ac cessible de l'extérieur pendant son formage, de sorte qu'il peut outre chauffé ou maintenu en température, gracie à un procédé convenable, dans la mesure où cette opération est rendue nécessaire en raison de la nature, du degré de déformation et de l'épaisseur du matériau. Le tronçon de tuyau est de préférence chauffé à la température de déformation, au moins dans une zone située en avant du mandrin, ou bien en contact avec l'extrémité avant de ce dernier. De cette manière, le tronçon de raccord courbé peut être porté à une température convenable exactement aux endroits subissant la déformation ou s'app##tant à la recevoir, tandis que les parties restant en arrière (dans le sens de l'avancement) restent froides et peuvent servir au transfert des forces d'emmanchement en conservant leur résistance mécanique à froid. Le procédé peut prévoir en outre, dans une étape préliminaire, une découpe préalable en biais des extrémités du tron çon de tuyau, en particulier quand ce dernier est un tronçon rectiligne arrivant sur le mandrin. Par ce moyen, on peut faire en sorte que l'extrémité du coude de réduction, après formage, soit, dans sa zone terminale, perpendiculaire au moins d'une manière approximative & son axe, de manière à permettre d'utiliser la totalité du mandrin, que le tronçon de tuyau n'absorbe aucun travail de déformation ou aucune énergie calorifique non utilisés, et, en particulier, que l'extrémité élargie et plus épaisse du tron çon de tuyau présente, pour permettre son enlèvement du mandrin, une surface perpendiculaire à ce dernier. On peut en outre prévoir, d'une manière avantageuse, que le tronçon de tuyau ait, avant son emmanchement sur le man-drin, une épaisseur de paroi variant dans le sens de sa longueur. I1 est ainsi possible de compenser les modifications d'épaisseur de paroi provoquées par un élargissement, par exemple pour obtenir un coude de réduction ayant une épaisseur de paroi constante. Un dégrossissage correspondant d'un tronçon de tuyau cylindrique peut être réalisé d'une manière relativement facile, par exemple par tournage. De mime, le tronçon de tuyau peut aussi avoir une épaisseur de paroi qui augmente dans le sens de l'élargissement prévu, et plus vite que l'élargissement. Dans le cas de tuyaux soumis à un fluide sous pression et à un écoulement, on sait que la pression intérieur diminue avec la vitesse d'écoulement et avec la section du tuyau. Cette propriété conduit quelquefois, en particulier quand on vise l'obtention d'un faible poids total du coude de réduction, à la nécessité de faire en sorte que ce soit l'extrémité la plus large du coude de réduction qui présente aussi la plus grande épaisseur de paroi. I1 est en outre prévu, selon l'invention, et pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, un dispositif comportant au moins un mandrin de pliage présentant une partie clntrée et de section croissante, et un dispositif de pressage, avec une table de pressage et un mouton de pressage, pour l'emmanchement des tronçons de tuyauterie sur le mandrin de pliage. Dans ce procédé, le mandrin de pliage a une forme extérieure adaptée à la forme intérieure du coude de réduction à fabriquer, il est serré, en son extrémité la plus épaisse, dans le dispositif de pressage, en ne pouvant subir ni compression ni flexion, et son extrémité la plus mince est dirigée contre le mouton de pressage du dispositif de pressage. Certes, on connatt, pour le pliage de raccords courbés ayant une section constante, des dispositif comportant un mandrin de pliage en forme de coude, la section de ce dernier s'élargissant de l'une des extrémités (plus mince) à l'autre extrémité (plus épaisse), et avec un dispositif de pressage, dispositifs dans le cas desquels le mandrin de pliage est maintenu, principalement ou exclusivement, en son extrémité la plus mince, cette dernière étant reliée à un dispositif de pressage gracie à un élément de tringlerie.L'élément de tringlerie est conçu de façon à pouvoir recevoir des tronçons de tuyauterie rectilignes qui peuvent entre comprimés, d'une manière non réversible, dans le sens longitudinal de l'élément de tringlerie et sur le mandrin de pliage, ces tronçons de tuyauterie subissant, grâce au mandrin de pliage, une déformation leur donnant la forme d'un raccord courbé présentant une section intérieure constante et égale à la section terminale du mandrin. Par rapport aux dispositifs connus dans l'état actuel de la technique, le dispositif selon l'invention est conçu, - le mandrin ayant une section adaptée à la section intérieure du raccord courbé à produire, ce mandrin s'appuyant sur son extrémité la plus épaisse, l'extrémité la plus mince étant alignée sur le mouton de pressage - de telle sorte qu'il permet un fonctionnement réversible, avec une amenée rapide des différents tronçons de tuyau, -et d'une facilité d'extraction des tronçons de tuyau à partir du mandrin. Dans ce cas, le mandrin peut ne plus s'appuyer sur son extrémité mince ; par contre, il peut aussi présenter un appui facilement démontable par exemple par pivotement, contre le dispositif de pressage. De préférence, l'extrémité la plus épaisse du mandrin est munie d'un dispositif d'éjection, prévu pour avoir un effet de compression sur l'extrémité du raccord courbé après son emmanchement. Ce dispositif d'éjection sert à détacher le coude de réduction qui s'appuie sur le mandrin, opération après la- quelle il est facile d'enlever complètement le coude de réduction du mandrin, à la main, ou à l'aide de dispositifs appropriés ou encore par gravité, quand le mandrin est dirigé vers le bas. Bien évidemment, un dispositif d'éjection de ce genre peut aussi être conçu de façon à exécuter un mouvement de retour, par exemple sur toute la longueur du mandrin. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant deux exem- ples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 présente une vue latérale partielle d'un premier dispositif selon l'invention, - la figure 2 présente une coupe longitudinale d'un coude de réduction fini, - la figure 3 présente une vue latérale d'une deuxième forme de réalisation de l'invention. Le dispositif représenté schématiquement sur la figure 1 et portant le repère global 1 se compose essentiellement d'un mandrin 2, en liaison avec un dispositif de pressage d'un modèle courant, d'un système de fixation 3, fixé à un mouton de pressage (non représenté) pouvant se déplacer de haut en bas et de bas en haut, et d'un dispositf de serrage 4 pour le mandrin 2, disposé sur une table de pressage, non représentée. Le mandrin de pliage présente un axe central faisant un quart de cercle, et s'étend d'une extrémité supérieure et mince 6, symétrique par rapport à l'axe 5, iusau a son inférieure épaisse 7, ayant une section terminale verticale. En son extrémité épaisse 7, le mandrin se continue en un tenon 8 ayant une section plus faible, et qui est fixé sans pouvoir r tour- ner, mais d'une manière amovible, dans un alésage aménagé dans un palier 9 ç un alésage transversal 10 permet la mise en place d'une goupille fendue ou d'une cheville a travers le tenon 8 et le palier 9, de façon à avoir un arrêt str du tenon.Le serrage amovible du mandrin permet un échange dans le cas d'une usure, ou quand on passe à d'autres formes de coude de réduction Le palier 13 est lui-m#me fixé par soudage à un socle 11, lequel est fixé d'une manière convenable, par exemple de façon â pouvoir se déplacer dans un plan horizontal, sur la table de pressage. Dans la position de départ représentée sur la figure 1 se présente un tronçon de tuyauterie 13, dans une certaine position, entre le mandrin 2 et la fixation 3, telle qu'il est emmanché, par son extrémité inférieure, sur l'extrémité la plus mince 6 du mandrin, le tronçon étant, dans sa partie supérieure, guidé par la fixation 3, à l'aide d'un épaulement 14, de faible longueur, pénètrant dans le tronçon de tuyauterie. Quand le système de fixation 3 descend, grâce au mouton de pressage, le tronçon de tuyauterie 13 s'emmanche d'une manière continue sur le mandrin 2, et subit un cintrage et un élargissement (cet élargissement étant plus fort à l'extrémité avant, vue dans le sens de l'emmanchement, qu'à l'extrémité arrière). Selon le matériau et l'épaisseur de paroi, cet élargissement peut outre réalisé à froid. Si nécessaire, on peut prévoir, pour le réchauffage du tronçon de tuyauterie 13 à la température de déformation, des dispositifs de chauffage 15, 16, le dispositif de chauffage 16 se trouvant dans la zone de l'extrémité mince 6 du mandrin 2. Le dispositif de chauffage 16 entoure le tronçon de tuyauterie 13 comme un anneau, en pouvant prendre par exemple la forme d'un tuyère annulaire d'un bradeur, Un réchauffage du tronçon de tuyauterie dans la zone traversée par le dispositif de chauffage permet de chauffer la partie du tronçon de tuyauterie arri vani sur le mandrin 2 sans que cette opération ne conduise à un ramollissement de la partie arrière du tronçon de tuyauterie, qui transmet la force d'emmanchement du mouton de pressage. Dès que le tronçon de tuyauterie 13 a été emmanché sur le mandrin 2 jusqu a ce que son extrémité dépasse de ltextremité épaisse 7 du mandrin, on peut arrêter le déplacement vertical. de haut en bas de la fixation 3, commandée à la main ou par un moyen de commande, non représenté, de façon à provoquer un déplacement vers l'arrière du raccord de réduction fini à partir du mandrin 2. Pour détacher le mandrin du coude de réduction, on utilise un dispositif d'éjection, représenté par le repère 18. Ce dispositif d'éjection se compose d'une bague 19, laquelle est disposée sur le tenon 8 d'une manière mobile, et dont le diamètre dépasse légèrement de la section terminale du mandrin 2, en son extrémité épaisse 7.Cette bague 19 a pour but de comprimer vers l'arrière un bord de coude de réduction fini, en saillie par rapport à la section terminale du mandrin, de façon que la surface intérieure du coude de réduction, surface s'appuyant sur le mandrin, présente, compte tenu de la conicité totale prévue, un certain jeu vis-à-vis du mandrin, ce qui permet d'enlever facilement le coude de réduction. L'enlèvement peut outre effectué à la main, ou grâce à des dispositifs mécaniques. Le mouvement de compression de la bague 19 s'effectue au moyen d'un dispositif de réglage 20 actionné par un fluide sous pression, dispositif qui, comme le palier 9, est disposé d'une manière fixe sur le socle 11, et qui, par l'intermédiaire d'une plaque de réglage 21 ainsi que de deux coulisseaux 22 et 23 traversant des alésages aménagés dans le palier 9, peut avec les extrémités de ces derniers, buter contre la bague 19 dans le sens de la compression. Le tronçon de tuyauterie 13 représenté (raccourci) sur la figure 1 est cylindrique et présente une surface terminale inférieure 4 coupée en biais. La découpe en biais prend en compte le fait que le coude de réduction à fabriquer présentera une longueur extérieure supérieure à sa longueur intérieure. Ce façonnage particulier, avec une découpe en biais, a pour conséquence que le coude de réduction fabriqué présente une surface terminale à peu près perpendiculaire à son axe de sorte qu'il est possible de le refouler d'une manière particulièrement uniforme à travers la bague 19. En même temps, on évite des travaux de formage sur La matière en excédent, ou mtme une utilisation insuffisante du mandrin. Le coude de réduction fini est représenté sur la fig#- re 2, en coupe longitudinale L'axe de symétrie de ce coude de réduction, désigné dans son ensemble par le repère 25, correspond à l'axe de symétrie du mandrin 2, et a de préférence une forme circulaire, avec un rayon R D'après le dessin le coude de réduction possède une épaisseur de paroi approximativement constante. A vrai dire, une telle épaisseur de paroi suppose un façonnage ultérieur du coude de réduction ou un façonnage préalable du tron çon de tuyauterie, car, habituellement l'élargissement du tuyau s'accompagne d'une diminution de l'épaisseur de paroi. De préférence, on effectue, quand la diminution de l'épaisseur de paroi vers l'extrémité élargie du coude de réduction n'est pas acceptable, un façonnage du tronçon de tuyauterie 13 avant sa mise en place dans le dispositif I.Bien évidemment, on peut alors définir différentes exigences quant aux épaisseurs de paroi que l'on peut obtenir en fin de compte t par exemple, on peut exiger une diminution de l'épaisseur de paroi au fur et à mesure que diminue la section transversale du tuyau, dans le cas de coudes de réduction soumis à un fluide sous pression ou à un écoulement, dans lesquels la pression diminue ou augmente avec la section intérieure du coude de réduction. La figure 3 représente un dispositif pouvant remplacer celui de la figure 1, et qui se distingue de celui de la figure 1 essentiellement par le fait qu'il est prévu pour le formage de tronçons de tuyauterie cintrés au moins grossièrement à l'avance de sorte qu'il comporte un dispositif d'amenée en forme de coude vers le mandrin. Dans ce dispositif, un mandrin 26, correspondant approximativement à celui de la figure 1, est maintenu dans un dispositif de serrage désigné par le repère 27, dispositif de serrage formant en même temps un palier 28 pour une fixation pivotante 29. L'axe du palier 28 est concentrique à l'axe de symétrie 30 du mandrin 26. La fixation 29 présente sur son c8té inférieur une surface de guidage 32 recouvrant 11 extrémité d'un tronçon de tuyauterie 31 cintré - et représenté en tirets, - surface de guidage à l'aide de laquelle le dispositif de fixation entoure l'extré mité arrière du tronçon de tuyauterie 31 destiné a titre emmanché sur le mandrin 26. La fixation pivotante 29 est reliée å sa partie supérieure, par l'intermédiaire d'une articulatlon 33, à un couaisseau 34 pouvant coulisser parallèlement au plan du dessin dans une glissière 35, laquelle est fixée à sa partie inférieure à un mouton de pressage, non représenté.L'articulation 33 et les glissière et coulisseau 34 et 35 permettent de transformer le déplacement vertical de haut en bas et de bas en haut des mourons de presse en un mouvement pivotant du dispositif de fixation 29 autour des paliers 28, de telle sorte que le tronçon de tuyauterie 31 s'emmanche sur le mandrin 26 en prenant la forme d'un cintre. Le mandrin 26 est fixé en son extrémité épaisse, par l'intermédiaire d'un tenon 36, à une plaque d'appui 37 du dispositif de serrage 27. Sur cette plaque d'appui 37 est, de mimez monté un dispositif d'éjection 38, lequel, à l'aide d'un coulisseau mobile 39, traverse la plaque d'appui 37 et peut se déplacer pour buter contre l'extrémité du mandrin, de manière, après l'emmanchement du tronçon de tuyauterie 31, à refouler vers l'arrière le bord de ce tronçon et à permettre l'extraction du coude de réduction ainsi formé. il se comprend que l'on pourra, selon l'importance, et la puissance des dispositifs de pressage disponibles, adapter plusieurs mandrins du genre décrit à la fabrication simultanée et multiple de plusieurs coudes de réduction. Par ailleurs, le mouvement relatif du mandrin et du tronçon de tuyauterie peut outre réalisé m#me avec un tronçon de tuyauterie fixé en posiu tion et un mandrin dont le mouvement consiste à pénètrer dans le tronçon de tuyauterie puis à en sortir par un mouvement inverse, sans que cette modification conduise à une suppression des avantages d'un formage rapide, fiable et précis du coude de réduction. Enfin, il est possible de préformer le tronçon de tuyauterie, dans une passe préalable, pour lui donner une forme conique, de telle sorte que la passe principale, avec cintrage et élargissement à la forme finale, n'exige qu'un faible travail de déformation supplémentaire. R E V E N D I c A T I O N S 10) Procédé pour la fabrication de raccords courbés, présentant une section transversale diminuant d'une extrémité à l'autre, c'est-à-dire des coudes de réduction, par formage d'un tronçon de tuyauterie initialement cylindrique, procédé caractérisé en ce que le tronçon de tuyauterie (13, 31) est cintré et élargi en une seule passe, par emmanchement sur un mandrin courbé (2, 26), dont la section augmente dans le sens de l'avancement par emmanchement du tronçon de tuyauterie et dont la forme extérieure est adaptée à la forme intérieure prévue pour le coude à fabriquer (25), cette opération étant suivie de l'extraction du tronçon de tuyauterie à partir du mandrin, par un mouvement de recul 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon de tuyauterie (13, 31) est chauffé à la température de formage, au moins dans une zone située en avant du mandrin (2, 26), ou à l'extrémité avant (6) de ce dernier. 30) Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tronçon de tuyauterie (13, 31) est, avant son emmanchement sur le mandrin (2, 26) découpé en biais au moins en celle de ses extrémités qui a été prévue pour outre du c8té avant dans le sens de l'extraction, et ce gracie à une découpe en biais (24). 40) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tronçon de tuyauterie (13, 31) présente une épaisseur de paroi variable sur toute sa longueur avant son emmanchement sur le mandrin (2, 26). 50) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tronçon de tuyauterie (13, 31) présente une épaisseur de paroi qui augmente avec l'élargissement prévu, et ce plus fortement que l'élargissement. 60) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant au moins un mandrin de pliage présentant une partie cintrée et de section croissante et un dispositif de pressage destiné à ltem- manchement des tronçons de tuyauterie sur le mandrin de pliage, dispositif caractérisé en ce que le mandrin (2, 26) a une forme extérieure adaptée à la forme intérieure du raccord de réduction (25) à fabriquer, le mandrin étant serré, sans pouvoir subir compression ni flexions en son extrémité la plus épaisse (i) contre le dispositif de pressage, l'extrémité la plus mince du mandrin étant tournée vers la partie mobile (3, 29) du dlsposi tif de pressage. 70) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mandrin (2D 26) n'a pas de support d'appui en son extrémité mince (6). 80) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mandrin, en son extrémité mince, est pourvu d'un support facilement amovible gracie auquel il s'appuie contre le dispositif de pressage. 90) Dispositif selon l1une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'extrémité épaisse (7) du mandrin (2, 26) est pourvue d'un dispositif d'éjection (18, 38) prévu pour faire ressortir la pièce finie, sur l'extrémité du coude emmanché. ï00) Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de chauffage (16) monté dans la zone de l'extrémité mince (6) du mandrin (2, 26). 110) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la pièce mobile du dispositif de pressage présente au moins une fixation (3, 32), pour permettre au tronçon de tuyauterie (13, 31) de s'appuyer, par liaison par la forme, contre l'extrémité enlevée du mandrin (2, 26). 120) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de guidage pivotant (29, 34, 35), avec un axe de pivotement (28) fixe par rapport au mandrin, et destiné au mouvement linéaire et rectiligne de la pièce mobile du dispositif de pressage en un mouvement en forme de cintre.