Brevet FR2480632A1 — publié le 19811023

L'invention concerne un appareil au moyen duquel on peut effectuer le formage d'une partie terminale d'un tube métallique de diamètre donné selon un diamètre inférieur audit diamètre donné, grâce à une opération d'étirage. Lorsqu'on effectue des opérations d'étirage normales sur un tube métallique pour en obtenir un tube de plus petit diamètre, ce dernier doit être pourvu d'une partie terminale de diamètre sensiblement inférieur à celui du tube même, le but étant de pouvoir facilement insérer le tube dans les filières de l'appareil d'étirage et de le faire coopérer avec des éléments de moyens appropriés pour faire passer le tube dans la filière. De tels tubes sont préparés, pour ces opérations d'éti- rage, par une machine de formage au moyen de laquelle l'ex- trémité de chaque tube est dotée d'une pointe effective com- prenant une partie terminale sensiblement cylindrique reliée au tube par une autre partie sensiblement conique. Cet appareil comprend une filière par laquelle passe l'extrémité-dudit tube dont le diamètre minimal est inférieur au diamètre du tube et est sensiblement égal au diamètre de la partie terminale de la pointe à obtenir. Dans un appareil de ce type, le tube est habituellement maintenu fixe par rapport au bâti de l'appareil au moyen de mâchoires appropriées actionnées par un premier vérin hydrau- lique alors que la filière est déplacée axialement par rapport au tube. Cette filière est habituellement supportée par un coulisseau mobile sur des colonnes appropriées de l'appareil sous l'action d'un second vérin hydraulique. L'appareil du type mentionné présente certains inconvénients. Tout d'abord, la force nécessaire au formage de ladite pointe de la partie terminale du tube au moyen d'une défor- mation permanente du matériau du tube est très importante du fait -des pressions radiales très élevées que les surfaces de la filière doivent appliquer à la surface du tube en formation de manière à réduire son diamètre relatif dans la mesure nécessaire à la formation de la pointe. Ces pressions sont élevées aussi bien du fait du rapport important entre le diamètre du tube initial et le diamètre de la pointe finale, que du fait de la résistance mécanique considérable du matériau due à ce que lesdits tubes sont constitués en 2 2480632 métal non recuit et présentent de ce fait une dureté et une charge limite de rupture très élevées. Du fait qu'il faut avoir recours à des forces considé- rables pour effectuer l'opération de formage des tubes, l'appareil concerné doit avoir des dimensions d'ensemble importantes. A cet égard, la force de fermeture desdites mâchoires qui retiennent le tube lors de l'opération est proportionnelle à la force d'étirage, du fait que la connexion entre le tube et les mâchoires est établie par une force de friction engendrée entre leurs surfaces de contact respecti- ves. En raison de la force d'étirage élevée et du faible coefficient de friction (qui est dans ce cas de l'ordre de 0,10), la force de fermeture des mâchoires doit être très importante, avec pour conséquence que ces mâchoires et le vérin hydraulique qui les manoeuvre doivent avoir des dimen- sions considérables. Il est clair également que le coulisseau de support de la filière et son vérin de manoeuvre qui doit être capable d'engendrer ladite force d'étirage doivent être également très importantes. Enfin, la pointe formée par l'appareil décrit n'est pas toujours totalement uniforme du fait de mouvements indé- sirables du matériau au niveau de ladite pointe, et il arrive que sa résistance mécanique soit insuffisante et que le tube ne puisse être utilisé pour les applications pour lesquelles ladite pointe est prévue. C'est un but de l'invention de fournir un appareil de formage, sur un tube de diamètre prédéterminé, d'une partie terminale ayant un diamètre inférieur audit diamètre, l'appa- reil ne présentant pas les inconvénients sus-mentionnés et ne nécessitant en particulier qu'une faible force de manoeuvre ayant pour conséquence de très petites dimensions et un gabarit d'ensemble réduit des diverses parties de l'appareil. Un autre but de l'invention est de fournir un appareil du type mentionné avec lequel il soit possible de former des parties terminales ayant une forme et des dimensions sensiblement uniformes et présentant une résistance méca- nique très élevée. L'appareil de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une filière par laquelle on fait passer l'extrémité du tube pour former ladite partie, pourvue d'un premier alé- sage sensiblement cylindrique de diamètre inférieur au diamètre du tube, d'un second alésage sensiblement conique coaxial au précédent, dont le diamètre minimal est égal au diamètre dudit premier alésage et dont le diamètre maximal est plus important que le diamètre du tube, et au moins trois corps tournants disposés dans des sièges correspondants de ladite filière, chacun d'entre eux faisant saillie radia- lement sur une distance prédéterminée à partir de la surface dudit second alésage en direction de l'axe de l'alésage lui-même, et des moyens d'entraînement disposés pour déplacer axialement ladite filière relativement audit tube et amener ladite extrémité du tube à l'intérieur desdits premier et second alésages et en coopération avec lesdits corps tournants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description donnée ci-dessous d'un mode de réalisation, référence étant faite aux dessins ci-annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective schématique de l'appareil de l'invention; - les figures 2 et 3 sont respectivement une coupe longitudinale et une vue latérale de la filière de l'appareil selon l'invention; - la figure 4 est une coupe longitudinale de la filière de la figure 2, au moment o une partie terminale d'un tube formé par l'appareil passe par cette filière; et - les figures 5 et 6 sont des vues orthogonales de la partie terminale du tube formée par l'appareil selon l'in- vention. L'appareil selon l'invention, représenté sur la figure 1, comprend essentiellement un bâti 1 pourvu d'une paire de mâchoires 2 et 3, disposées de manière à bloquer entre elles un tube 4 (dont l'extrémité doit être pourvue d'une partie de diamètre réduit), une filière 5 destinée à effectuer une opération d'étirage sur ladite extrémité, et des moyens pour entraîner la filière et indiqués dans leur ensemble en 6. Avantageusement, alors que la mâchoire 2 est fixée au bâti 1, la mâchoire 3 est mobile et prévue pour pouvoir se rapprocher et s'éloigner de l'autre. Dans ce but, elle fait partie intégrante d'un coulisseau 10 qui est mobile sur des guides appropriés i1 du bâti. Ce coulisseau fait partie intégrante de la tige 12 d'un premier vérin hydraulique 13 qui commande son mouvement. Les moyens d'entraînement 6 de la filière 5 comprennent avantageusement un coulisseau 14 sur lequel est fixée la filière et qui est mobile sur une paire de colonnes 15. Ledit coulisseau fait partie intégrante de la tige 16 d'un second vérin hydraulique 17 en vue de commander le mouvement axial dudit coulisseau. La filière 5, représentée en coupe sur la figure 2, comprend essentiellement un premier alésage axial sensible- ment cylindrique 20, dont le diamètre est inférieur au diamètre du tube 4 sur lequel la pointe doit être formée, et un second alésage sensiblement conique 21 coaxial au précédent. Son plus petit diamètre est sensiblement égal au diamètre de l'alésage 20, alors que son plus grand diamètre est plus important que le diamètre du tube. Avantageusement, ladite filière comprend un troisième alésage 23 coaxial aux alésages précédents, et également conique, mais dont la conicité est dans le sens opposé à celui de l'alésage 21. La filière 5 est pourvue d'au moins trois corps tournants (ou de révolution) 24, qui dans le mode de réalisation illus- tré, sont constitués par des billes, chacun d'entre eux faisant légèrement saillie en direction radiale vers l'axe de la filière 5 à partir de la surface conique du second alésage 21, comme on peut le voir sur la figure 2. Bien que dans le mode de réalisation illustré les corps tournants soient des billes, il est clair qu'ils peuvent se présenter sous toute autre forme et être constitués par exemple par des rouleaux, et en particulier des rouleaux de forme bombée. Les corps tournants 24 sont logés dans des sièges correspondants 25 prévus dans la zone contenant l'alésage conique 21, et ils peuvent tourner librement dans leur siège autour.d'un axe quelconque tout en glissant pendant cette rotation sur les surfaces de contact desdits sièges. Dans le cas du mode de réalisation illustré, le siège 25 de chaque bille 24 est constitué par un alésage radial 27 dans la filière 5, cet alésage comprenant une première partie sensiblement cylindrique ayant un diamètre plus important que le diamètre de la bille, et une seconde partie terminale sensiblement conique, dont le diamètre minimal est 2480632 inférieur au diamètre de la bille, de manière à la retenir, avec la coopération d'un bouchon 26, à l'intérieur du siège qui lui est réservé. Ce dernier est donc défini par une partie de la surface de la seconde partie terminale de l'alésage 27 et par la surface inférieure dudit bouchon. Le fonctionnement de l'appareil décrit est le suivant L'extrémité du tube 4 est bloquée entre les mâchoires 2 et 3 par la manoeuvre du vérin hydraulique 13 associé de manière à amener la mâchoires mobile 3 contre le tube et bloquer ce dernier entre les mâchoires. Le vérin hydraulique 17 est alors actionné de man4ière à avancer le coulisseau 14 vers l'extrémité du tube 4 et amener la filière 5 à coopérer avec ladite extrémité. A mesure que la filière 5 avance par rapport au tube, l'extrémité du tube est soumise à une opération d'étirage effective en direction inverse. A cet égard, l'extrémité du tube pénètre d'abord dans la partie 21 du premier alésage (figures 2 et 4) et il est poussé à l'intérieur jusqu'à ce que sa surface externe vienne coopérer avec la surface des billës 24. A mesure que le mouvement de la filière par rapport au tube se poursuit, lesdites billes engendrent des pressions locales très élevées sur la surface de l'extrémité du tube, qui tendent à déformer les zones de contact et former des gorges 30 (figure 4). En conséquence, la partie du tube qui se forme à l'aval de-la section de la filière contenant des billes 24 comprend une série de gorges longitudinales 30, et la surface 31 de cette partie coopère avec la surface du premier alésage 21, dont le diamètre se réduit graduellement. A mesure que le mouvement d'avance de la filière se poursuit, le tube qui est conformé pénètre dans le premier alésage cylindrique 21 pour y subir une autre réduction de diamètre, jusqu'à ce qu'il en sorte. La partie terminale 32 ainsi formée et qui est visible respectivement en vue latérale et en vue frontale sur les figures 5 et 6, comprend essentiellement une première partie sensiblement cylindrique 33 pourvue d'une série de gorges longitudinales 30, et une seconde partie sensiblement conique 34 d'o partent lesdites gorges. Les sections externes de la première partie de la partie terminale 32 sont sensiblement constantes et elles peuvent être parfaitement inscrites à 6 2480632 l'intérieur d'un cercle. En outre, les parties terminales ainsi formées sont toutes sensiblement égales et sans défauts. Leur résistance mécanique est également très élevée, et la présence des gorges longitudinales 30 contri- bue probablement à l'augmentation de leur résistance. La force avec laquelle le coulisseau 6 doit être déplacé pour former la partie terminale 32 est très faible et bien inférieure à celle nécessaire dans les procédés de l'art antérieur. On a constaté que dans certains cas cette force est de l'ordre de la moitié de celle qui était né- cessaire dans les procédés mis en oeuvre jusqu'ici. Ce résultat favorable est dû à l'action des billes qui constituent un moyen intermédiaire entre le tube et la surface de la filière, réduisant ainsi considérablement le frottement d'ensemble lors de leur mouvement relatif et formant les gorges axiales 30, ce qui permet de réduire facilement la section transversale du tube en formation par de petites pressions radiales qui sont bien inférieures à celles qui seraient nécessaires si lesdites gorges n'exis- taient pas. 7 2480632 REVENDICATIONS 1. Appareil de formage, sur un tube métallique de dia- mètre prédéterminé, d'une partie terminale ayant un diamètre inférieur audit diamètre prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend une filière (5) par laquelle ladite extrémité du tube (4) est passée de manière à former ladite partie, et qui est pourvue dW'un premier alésage (20) sensiblement cylin- drique de diamètre inférieur au diamètre du tube, et d'un second alésage (21) sensiblement conique coaxial au précé- dent, dont le diamètre minimal est égal au diamètre du premier alésage et dont le diamètre maximal est plus important que le diamètre du tube, et au moins trois corps tournants (24) disposés dans des sièges correspondants de la filière prévus dans la zone comprenant le second alésage, chacun des corps faisant saillie radialement sur une distance prédéterminée à partir de la surface du second alésage en direction de l'axe de l'alésage lui-même, et des moyens d'entraînement disposés pour déplacer axialement la filière par rapport au tube et amener l'extrémité du tube à l'intérieur des premier et second alésages et en coopération avec les corps tournants. 2. Appareil selon la revendication 1, caraci risé en ce que les corps tournants sont des billes. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps tournants sont des rouleaux. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement comprennent au moins une m8choire (23) aménagée de manière à bloquer ledit tube, et un coulisseau mobile (6) propre à supporter ladite filière. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ouverture et la fermeture de la mâchoire sont commandées au moins par un premier vérin hydraulique (13,12), et en ce que le mouvement du coulisseau (6) est commandé par un second vérin hydraulique (17, 16). 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la filière comprend une série de perforations radiales (27) dans chacune desquelles est inséré un bouchon de fermeture correspondant (26), chacun des sièges destinés aux corps tournants étant défini par une paertie de la surface de l'une desdites perforations et par une 8 2480632 surface du bou.chon. assocúeié 7. Appareil selon la revendication 6, dans lequel les corps tournants sont des billes, caractérisé en ce que chacune des perforations est constituée par un alésage comprenant une partie cylindrique de diamètre supérieur au diamètre de la bille associée, et une partie terminale ayant son diamètre minimal inférieur au diamètre de la bille.