Brevet FR2413960A1 — publié le 19790803

L'invention concerne un procédé de formage d'un tube en matière synthétique thermoformable pour réaliser, à l'intérieur d'une extrémité de celui-ci, une tulipe munie d'une gorge annulaire ; l'invention s'étend à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Pour confectionner des conduites hydrauliques, on emploie le plus souvent des tubes en matière synthétique, notamment en polychlorure de vinyle, qui sont raccordés bout à-bout au moyen de tulipes d'emboîtement ; le tube qui s'emmanche sur l'autre, est doté de la tulipe et comprend intérieurement un joint d'étanchéité annulaire qui est logé dans une gorge ménagée à l'intérieur du tube. On sait réaliser des tulipes avec gorges à l'extrémité de tubes thermoformables, en chauffant le tube, en disposant à l'intérieur un mandrin de forme adaptée au profil de la tulipe et de la gorge à réaliser et en matriçant extérieurement le tube dans le sens radial au moyen d'un moule à deux coquilles qui vient se refermer autour du tube. Ce procédé s'accompagne dans la pratique d'un certain nombre de difficultés. En premier lieu, pour être jugées satisfaisantes, les épaisseurs de tube doivent satisfaire, au niveau de la dizièmes de mm gorge, à une tolérance en général de l'ordre de # 3/, et un non respect de celle-ci détermine un rejet du tube et s'accompagne de conséquences graves pour le fabricant en raison du prix unitaire important de chaque tube. Or, l'expérience a montré que la mise en oeuvre des procédés de formage connus suscite une dispersion importante des épaisseurs au niveau des gorges et un pourcentage notable de tubes ne rentre pas dans la plage des tolérances admises. Par ailleurs, on peut fréquemment constater des défauts d'aspect sur les tubes, constitués en particulier par des bourrelets longitudinaux situés sur la surface externe des gorges. Ces défauts et imprécision de formage proviennent essentiellement de l'opération de matriçage radial ; cette opération est effectuée au moyen de deux demi-coquilles qui viennent se refermer autour du tube et, en cas de surépaisseur du tube par rapport à l'épaisseur nominale, les deux demi-coquilles ne Deuvent plus se refermer correctement l'une contre l'autre, ce qui entraîne tout à la fois une imprécision dans les épaisseurs finales obtenues et la formation d'un bourrelet au niveau des deux joints de coquilles ; ce phénomène est d'autant plus fréquent que les tulipes et gorges sont formées à partir de tubes cylindriques lisses qui répondent à des tolérances relativement levées, de l'ordre de@@ @ de leur épaisseur, c'est-à-dire environ # 1mm pour un tube de 14 mm d'épaisseur. Par ailleurs, dans de nombreux cas, le formage des tubes a pour objectif de fabriquer des coudes dont une extrémité est munie d'une tulipe et d'une gorge telles que cidessus mentionnées ; dans les procédés classiques, le coude et sa tulipe avec gorge sont réalisés simultanément, et ce formage présente l'inconvénient, d'une part de s'accompagner des défauts sus-évoqués au niveau des gorges, d'autre part, d'être réalisable uniquement à très faible cadence au moyen d'outillages relativement complexes. La présente invention se propose de pallier les inconvénients sus-évoqués. Un objectif de l'invention est en particulier de permettre de réaliser des tulipes à gorges de forme précise, rentrant avec une quasi certitude dans les tolérances admises pour ce type de structures. Un autre objectif de l'invention est de permettre de réaliser des tulipes à gorges sans défaut d'aspect. Un autre objectif de l'invention est de permettre de réaliser des coudes possédant à une extrémité une tulipe à gorge, à des cadences importantes et au moyen d'outillages simplifiés. Le procédé visé par l'invention permet d'ef fectuer un formage de la paroi d'un tube en matière synthétique thermoformable pour réaliser à l'intérieur d'une extrémité de ce tube une tulipe munie d'une gorge annulaire présentant deux flancs en regard (F1, F2). Ce procédé est du type dans lequel on chauffe l'extrémité du tube pour conférer à la matière une plasticité appropriée, on dispose à l'extrémIté de ce tube un mandrin intérieur pourvu d'un collet en saillie, de forme adaptée au profil intérieur de la tulipe = de la gorge à réaliser et on effectue un matriçage du tube ; selon la présente invention le matriçage du tube,destiné à repousser la matière contre le collet du mandrin ,est effectué au niveau des flancs (F1, F2) de la aor- ge selon une direction sensiblvment tangentielle grâce à des déplacements parallèles à l'axe du tub#,de surfac#de matriçage. Selon un mode de mise en oeuvre préféré le matriçage tangentiel sus-évoqué est effectué en deux temps un premier temps où le collet du mandrin (qui est introduit axialement dans le tube) repousse la matière au niveau du flanc (F1) de la gorge contre une joue annulaire externe (J1) immobile, (le flanc F1 étant le flanc le plus éloigné de l'extrémité du tube), un second temps où un manchon externe comportant une joue annulaire (J2), (qui est amené à glisser longitudinalement autour du tube) repousse la matière au niveau du flanc (F) de la gorge contre le collet du mandrin intérieur immobile (le flanc F2 étant le flanc le plus proche de l'extrémité du tube). Par ailleurs, une fois un tel matriçage effectué les deux portions de tulipe (T1, T2) situées de part et d'autre de la gorge sont de préférence soumises extérieurement à une pression périphérique au moyen d'un fluide en vue d'appliquer à ce niveau la paroi du tube contre le mandrin et de réaliser une tulipe de forme précise. Comme on le comprendra mieux plus loin, le matriçage tangentiel du tube supprime les inconvénients du matri çage radial des procédés classiques s'opérant au moyen de deux demi-coquilles qui se referment l'une sur l'autre contre le tube (défaut d'aspect et forme imprécise en cas de fermeture imparfaite) ; le matriçage tangentiel conforme à l'invention permet d'obtenir des formes très précises, notamment au niveau de la gorge en particulier il élimine les réductions d'épaisseur qui apparaissent dans les procédés classiques au niveau des flancs de la gorge : en effet, au lieu de repousser la matière de chaque côté de la gorge à l'opposé de celle-ci comme c'est le cas dans ces procédés classiques, le procédé conforme à ;'invention tend à repousser la matière vers la gorge et, donc, évite des réductions d'épaisseur au niveau de celle-ci. L'invention s'étend à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus évoqué ; selon l'invention ce dispositif comprend des moyens de maintien du tube, deux demicoquilles ayant une forme adaptée pour s'accoupler et former une joue annulaire (J1) et une chambre (C1), des moyens d'entraîne- ment des demi-coquilles permettant de les séparer ou de les accoupler, un mandrin pourvu d'un collet amovible en saillie et de forme adaptée au profil intérieur de la tulipe et de la gorge à réaliser, des moyens d'entraînement adaptés pour engendrer le déplacement du mandrin vers le tube parallèlement à l'axe de celui-ci, un manchon formé d'une pièce creuse de révolution pourvue d'une joue annulaire (J2) et d'une chambre (C2), enfin des moyens d'entraînement adaptés pour engendrer le déplacement du manchon vers le tube parallèlement à l'axe de celui-ci. Par ailleurs, l'invention concerne un procédé de formage d'un tube coudé pourvu à une extrémité d'une tulipe dotée d'une gorge intérieure, ce formage étant réalisé à partir d'un tube cylindrique droit en matière synthétique thermoformable. Ce procédé consiste, en une première opération, à couder le tube cylindrique au moyen de moules ouvrants de façon à conserver ses extrémités lisses, et en une seconde opération distincte, à réaliser la tulipe et la gorge par mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit. Ainsi, chaque opération distincte est très simple en elle-même et peut etre réalisée à grande cadence au moyen d'outillages simples. Il est à remarquer que, dans le cas où le tube cylindrique de départ présente des tolérances élevées sur son épaisseur, l'opération de coudage du tube permet de ramener ces tolérances aux valeurs finales requises, en particulier au niveau de ses extrémités, de sorte que l'opératIon suivante de formage des tulipe et gorge steffectue dans des conditions les plus favorables. L'invention ayant été exposée-dans sa formé générale, d'autres caractéristiques, buts et avantages se dégageront de la description qui suit, laquelle illustre, à titre d'exemple, un mode de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ; sur ces dessins qui font partie intégrante de la description - les figures 1 à 8 présentent les étapes successives du procédé, - la figure 9 représente en coupe axiale partielle un tube terminé. On aperçoit à la figure 1 un tube 1 en matière synthétique du type polychlorure de vinyle. Ce tube a été préalablement pourvu d'un chanfrein 2 à son extrémité sur son bord externe. Il est tenu par des moyens de maintien,tels que sabots 3 et butée d'extrémité 4 qui l'immobilisent. L'extrémité du tube à former est ensuite chauffée notamment par un système mobile de résistancefl qui sont agencées pour pouvoir s'approcher de celul-ci puis s'écarter après chauffage. Notons que ce chauffage peut être réalisé préalablement dans un four. Une fois l'extrémité du tube portée à une température appropriée, l'opération suivante illustrée aux fiqures 2 et 3 consiste à refermer autour d'une portion T1 du tube, deux demi-coquilles 5 et 6 qui viennent s'accoupler en fin de fermeture comme le représente la figure 3, pour fournir une coquille continue entourant le tube. Ces demi-coquilles comprennent à leur partie avant une joue annulaire J1, formant une joue continue autour du tube lorsque les deux demi-coquilles sont refermées. En outre, ces deux demi-coquilles 5 et 6 délimitent une chambre périphérique C1 autour du tube, au niveau de la portion T1 ; cette chambre est fermée à sa partie arrière par des moyens d'étanchéité périphériques tels que joint torique 7, permettant de l'obturer de façon étanche. En outre, les coquilles 5 et 6 sont associées à un conduit 8 d'arrivée de fluide sous pression, débouchant dans la chambre C1. Il est à noter que ces coquilles 5 et 6 se referment autour du tube sans faire subir à celui-ci une quelconque action au moment de cette mise en place. Un mandrin 9 pourvu d'un collet 10 en saillie sur sa périphérie est ensuite introduit parallèlement à l'axe du tslbe par l'extrémité de celui-ci (Fig. 4). Ce mandrin présente une forme conjuguée de celle de la tulipe à réaliser et son collet 10 présente une forme conjuguée de celle de la gorge à réaliser. Ce mandrin est de préférence chauffé avant son introduction, notamment à une température de l'ordre de 100 à 1200 C. De façon connue en sol le collet 10 du mandrin est monté amovible sur celui-ci, en particulier comme décrit dans la demande de brevet n 75.39218. Par l'effet de la plasticité de la matière, le tube se dilate lors du passage du mandrin, comme le représente la figure 4 ; toutefois les formes n'épousent pas de façon tras précise celle Hu mandrin. Le chanfrein 2 disposé extérieurement à l'extrémité du tube facilite l'introduction du mandrin : en effet, lors de la pénétration de celui-ci les extrémités chanfreinées du tube ont tendance a se déformer légèrement vers l'extérieur pour ouvrir le passage au mandrin, ce qi évite que les bords du tube risquent de se retrousser vers l'intérieur. En parvenant dans sa position extrême illustrée n la figure 5, le flanc M1 du mandrin assure un matriçage tangentiel de la paroi du tube à ce niveau et réalise un flanc F1 de oorçe de forme précise sans aucun défaut d'aspect puIsque l'action n'est plus provoquée par une fermeture radiale de deux coquilles autour du tube, mais au contraire par un déplacement tangentiel du flanc M1 vers la joue J1 immobile. Notons que ce matriçage tangentiel tend à faire fluer la matière vers la gorge, ce qui est extrêmement favorable car on évite ainsi des réductions d'épaisseur au niveau de celle-ci. Cet avantage permet en particulier d'utiliser des tubes de départ d'épaisseur moindre, tout en préservant des gorges ayant des épaisseurs finales dans les tolérances requises. Une fois terminé le premier temps de matriçage illustré à la figure 5, un manchon annulaire 11 formé d'une pièce unique de révolution est déplacé autour du tube parallèlement à l'axe de celui-ci (figure 6). Ce manchon comporte une joue annulaire continue J qui est destinée à assurer un matriçage complémentaire de l'autre flanc F2 de la gorge. Ce manchon Il forme une chambre périphérique C2 autour du tube, appelée à se situer au niveau d'une portion T2 de celui-ci (figure 7). Un joint d'étanchéité 12 est disposé à la partie extrême du manchon pour permettre d'obturer de façon etanche la chambre C2. Ce manchon est en outre associé à un conduit 13 d'arrivée de fluide sous pression, débouchant de sa chambre C2. En tarvenent dans sa position finale (figure 7), le manchon Il assure un matriçage tangentiel du flanc F2 de la gorge grâce au déplacement de sa joue J2, parallèlement à l'axe du tube, qui repousse la matière plastique contre le flanc du mandrin immobile. Comme précédemment, cette action a tendance à faire fluer la matière vers la gorce de sorte qu'on obtient une forme très précise de celle-ci, aussi bien intérieurement qu'extérieurement, sans risque de réduction d'épaIsseur : l'épaisseur au niveau de cette orbe demeure dans des places de tolérances très faibles, même si le tube de départ avait lui-même des tolérances plus mport2ntes. On envoie ensuite, comme l'illustre la figure 8, un fluide sous pression, par exemple de l'air à la pression de l'ordre de 10 à 12 bars, par les conduits 8 et 13 dans les chambres C1 et C2. Cette pression d'air applique , au niveau des portions T1 et T2 des tulipes, la paroi du tube contre le mandrin, de sorte que cette paroi vient épouser très précisément la forme interne du mandrin. Après refroidissement, le manchon externe 11 est retiré par un déplacement opposé, le mandrin 9 est retiré après démontage des pièces qui forment son collet et les deux demi-coquilles 5 et 6 sont écartées. Le tube peut être tronçonné à son extrémité pour obtenir un tube aux formes définitives tel que représenté partiellement à la figure 9. Notons que, dans le cas où il s'agit de former un coude ayant une tulipe et une gorge à une extrémité, une opération préalable distincte consiste à couder le tube cylindrique droit de départ, de façon à laisser ses extrémités lisses ce tube peut être coudé au moyen d'un moule ouvrant de structure très simple, par exemple du type de celui décrit dans la demande de brevet n0 75.39801. Cette opération qui laisse les extrémités du tube lisses peut être effectuée à grande cadence. Elle peut en particulier permettre de ramener les tolérances sur l'épaisseur du tube droit de départ (7 %) à des valeurs plus faibles au niveau des extrémités de celui-ci de sorte que l'opération de formage de la tulipe à gorge s'effectue dans les meilleures conditions. Cette opération est réalisée en une opération distincte par mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit, et peut être également réalisée à cadences importantes au moyen d'outillages qui, comme on l'a vu, sont simples et peu onéreux. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux termes de la présente description mais en comprend toutes les variantes. En particulier elle s'applique aux coudes, male/femelle ou femelle/femelle), aux Té (Té égal, Té réduit, Té à bride), aux manchons à double tulipe (# e butées ou sans butée!, etc... REVENDICATIONS 1/ - Procédé de formage de la paroi d'un tube en matière synthétique thermoformable pour réaliser à l'intérieur d'une extrémité de ce tube une tulipe munie d'une gorge annulaire présentant deux flancs en regardtF1 F2), ce procédé étant du type dans lequel on chauffe l'extrémité du tube pour-conférer à la matière une plasticité appropriée, on dispose à l'extrémité de ce tube un mandrin intérieur pourvu d'un collet en saillie, de forme adaptée au profil intérieur de la tulipe et de la gorge à réaliser, et on effectue un matriçage du tube, ledit procédé étant caractérisé en ce que le matriçage du tube,destiné à repousser la matière contre le collet du mandrines effectué au niveau des flancs (F1, F2) de la gorge selon une direction sensiblement tangentielle grâce à des déplacements parallèles à l'axe du tube,de surfaces de matriçage. 2/ - Procédé de formage selon la revendication 1, caractérisé en ce que, une fois#le matriçage effectué, les deux portions de la tulipe (T1, T2) situées de part et d'autre de la gorge sont soumises extérieurement à une pression périphérique au moyen d'un fluide en vue d'appliquer à ce niveau la paroi du tube contre le mandrin. 3/ - Procédé de formage selon l'une des revendications l ou 2, caractérisé en ce que le matriçage tangentiel est effectué en deux temps, un premier temps où le collet du mandrin (qui est introduit axialement dans le tube) repousse la matière au niveau du flanc (F1) de la gorge contre une joue annulaire externe (J1) immobile, un second temps où un manchon externe comportant une joue annulaire (J2) (qui est amené à glisser longitudinalement autour du tube) repousse la matière au niveau du flanc (F2) de la gorge contre le collet du mandrin immobile. 4/ - Procédé de formage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la joue annulaire externe (J1) est ménagée sur deux demi-coquilles, amenées à se refermer autour du tube préalablement au matriçage tangentiel. 5/ - Procédé de formage selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le manchon externe comportant la joue annulaire (J2) est un manchon formé d'une seule pièce de révolution, déplacée autour du tube, parallèlement à l'axe de celui-ci. 6/ - Procédé de formage selon les revendica tions 2, 3, 4 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que les deux demi-coquilles sus-évoquées forment une chambre périphérique (C1) autour du tube au niveau de la portion de tulipe (T1), et en ce que le manchon sus-évoqué forme une chambre périphérique (C2) autour du tube au niveau de la portion de tulipe (T2), un fluide sous pression étant envoyé dans ces chambres (C1) et (C2) après exécution du matriçage tangentiel. 7/ - Procédé de formage selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le tube est préalablement pourvu d'un chanfrein à son extrémité sur son bord externe, en vue de faciliter l'introduction ultérieure du mandrin. 8/ - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de maintien du tube, deux demi-coquilles ayant une forme adaptée pour s'accoupler et former une joue annulaire (J1) et une chambre (C1), des moyens d'entraînement des demi-coquilles permettant de les séparer ou de les accoupler, un mandrin pourvu d'un collet amovible en saillie, de forme adaptée au profil intérieur de la tulipe et de la gorge à réaliser, des moyens d'entraînement adaptés pour engendrer le déplacement du mandrin vers le tube parallèlement à l'axe de celui-ci, un manchon formé d'une pièce creuse de révolution pourvue d'une joue annulaire (J2) et d'une chambre (C2), enfin des moyens d'entrainement adaptés pour engendrer le déplacement du manchon vers le tube, parallèlement à l'axe de celui-ci. 9/ - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que, à leur extrémité opposée aux joues (J1) et (J2), les manchons et demi-coquilles comportent des moyens d'étan chéite périphériques pour permettre d'obturer de façon étanche les chambres (C1) et (C2). lo/ - Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de chauffage du tube, aptes à s'écarter du tube après l'opération de chauffage. 11/ - Procédé de formage selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6 prises ensemble, mis en oeuvre au moyen d'un dispositif conforme à l'une des revendications 7, 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il cons'se à chauffer une extrémité de tube, à refermer autour de la portion (T1) de celui-ci les deux demicoquilles, e introduire dans le tube le mandrin à collet, lequel accomplit en fin d'introduction le premiet temps du matriçage tangentiel, à faire glisser autour du tube parallèlement à son axe le manchon externe, lequel accomplit en fin de déplacement le second temps du matriçage tangentiel, et à envoyer un fluide sous pression dans les chambres périphériques (C1) et (C2) pour appliquer parfaitement à ce niveau la paroi du tube contre le mandrin. 12/ - Procédé de formage d'un tube coudé pourvu une extrémité d'une tulipe dotée d'une gorge intérieure avec des tolérances réduites sur l'épaisseur de ces structures, ce procédé étant mis en oeuvre à partir d'iln tube cylindrique droit en matière re synthétique thermoformable ayant des tolérances supérieures, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il contre, en une pre mière opération, à couder le tube cylindrique au moyen d'un moule ouvrant de façon à conserver ses extrémités lisses et à ramener les tolérances au niveau desdites extrémités aux valeurs finales requises et, en une seconde opération distincte, à réaliser la tulipe et la gorge par mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 11.