Brevet FR2504416A1 — publié le 19821029

La présente invention concerne un procédé pour fabriquer des coudes de tubes en partant d'une ébauche de tôle au moyen d'un emboutissage profond. L'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. A l'heure actuelle, les coudes de tubes sont normale- ment réalisés en deux moitiés obtenues par emboutissage profond qui sont jointes l'une à l'autre par soudage Avant le soudage, les surfaces longitudinales du joint des deux moitiés doivent être rectifiées par usinage Le procédé nécessite assez de temps et entraîne des pertes de matière première Lorsque l'on utilise des matières premières coûteuses, telles que l'acier inoxydable et résistant aux acides, la perte de matière première représente un coût supplémentaire considérable Avec les procédés actuels, l'utilisation des pièces de chute, à cause de leur forme, est extrêmement difficile Par conséquent, les matières restantes à partir de l'emboutissage ne sont que de la ferraille La soudure nécessaire pour assembler les deux moitiés affaiblit en outre le coude du tube. Il a donc été précédemment suggéré de réaliser des coudes de tubes en coudant des ébauches de tube droites selon une forme courbe au moyen d'un mandrin articulé. Cependant, un tel procédé n'est applicable que pour des coudes de faibles dimensions et à paroi peu épaisse et en outre pour des courbes assez douces. Le but de la présente invention est de réaliser un procédé pour fabriquer des coudes de tube directement en une pièce à partir d'une ébauche de tôle Ce but est réalisé au moyen d'un procédé conforme à l'invention caractérisé en ce que l'ébauche de tôle est soumise à un emboutissage profond pour donner un tube courbe le long d'un axe courbe correspondant à la courbure du coude de tube et en ce que les extrémités du tube courbé font ensuite l'objet d'une finition. Le procédé selon l'invention est basée sur l'idée de réaliser un coude de tube au moyen d'un emboutissage profond le long d'un arc circulaire directement dans le moule tubulaire avec la courbe définitive Grâce à cela, il n'est pas nécessaire de procéder à un soudage ni à un autre usinage que celui des extrémité du tube pour obtenir le produit final Grâce à l'absence de toute soudure, la résistance à la pression du tube est améliorée La réduc- tion des opérations diminue également la nécessité de stockage intermédiaire. L'emboutissage d'une ébauche de tôle peut être effectué soit comme une simple opération d'emboutissage profond dans une-seule direction ou bien comme une opéra- tion d'emboutissage profond inversée et dans ce cas, l'ébauche de tôle est emboutie-simultanément suivant deux directions opposées. Suivant un autre objet de l'invention, l'appareil pour mettre en oeuvre le procédé comprend un bâti et des outils d'emboutissage profond portés par ce bâti pour réaliser l'emboutissage profond d'une ébauche de tôle, et il est caractérisé en ce qu'il comprend un poinçon courbe et une matrice courbe correspondant à la courbure du coude à réali- ser, des moyens de commande pour faire manoeuvrer le poinçon et la matrice à l'intérieur de l'un et l'autre le long de leurs axes courbes, et des moyens pour guider l'ébauche entre le poinçon et la matrice. L'appareil selon l'invention présente les avantages suivants: Au mieux, la perte de matière première est ramenée à moins de la moitié de ce que l'on obtient avec les appa- reils actuels En outre, la pièce à découper à partir de l'extrémité du tube est de forme circulaire et peut être plus facilement utilisée, par exemple comme ébauche pour une autre opération d'emboutissage. -Tous les angles des tubes de O à 90 peuvent être réalisés au moyen du même appareil uniquement en changeant la dimension de l'ébaucheéde tôle. Des coudes de tubes de différentes épaisseurs peuvent être fabriqués avec le même diamètre nominal en changeant seulement la bague-de réduction. Le temps de fabrication est diminué du 'fait qu'un coude de tube-est produit à chaque passe d'emboutissage. L'invention sera décrite maintenant plus en détail en se rapportant aux dessins annexés, dans lesquels: les figures l et 2 illustrent une forme de réalisation préférée de l'appareil d'emboutissage profond selon l'in- vention, en vue frontale et en élévation verticale, respectivement, la figure-3 est une vue schématique des organes de commande de l'appareil, les figures 4 à 6 représentent de façon schématique les différentes étapes opérationnelles de l'appareil dans la fabrication d'un coude de tube au moyen de l'emboutissage inversé, et la figure 7 représente un coude de tube obtenu par emboutissage profond avant la finition des extrémités. L'appareil d'emboutissage profond représenté sur les figures comprend un bâti 1, une matrice ou étampe courbe 2, un poinçon courbe 3 et des organes de commande 4. La matrice 2 comprend un corps solide de section circulaire L'axe central A de la matrice forme un arc de cercle de 90 et la matrice est fixée à une extrémité du bâti de façon à se déplacer vers le haut en trajectoire curviligne. Le poinçon 3 comprend un corps creux de section annu- laire L'axe central du poinçon forme un arc de cercle de ayant le même rayon que l'arc de cercle de la matrice. Le poinçon est fixé à une plaque de support 5 qui est montée sur coussinets de façon à pivoter dans le bâti i au moyen de l'arbre horizontal de pivotement 6 de telle sorte que l'axe central du poinçon 3 se situe dans le prolongement de l'axe central de la matrice. Les organes de commande 4 de l'appareil comprennent un cylindre de travail 7 monté sur la plaque de support du poinçon au moyen d'un pivot 8 qui sert à faire tourner le poinçon de sa position d'estampage profond initiale repré- sentée sur le figure 2 de 90 vers le bas par dessus la matrice et le faire revenir ensuite à ladite position initiale Les organes de commande comprennent en outre un cylindre 9 à mouvement rapide au moyen duquel le poinçon est ramené par une rotation de 900 en arrière à partir de ladite position initiale sur la position d'écartement représentée sur la figure 3. Sur le bâti sont montées une bague d'emboutissage 10 et une bague de maintien il au niveau de l'extrémité supé- rieure de la matrice Une bague de tête 12 et une bague de réduction 13 sont montées à l'extrémité inférieure du poinçon Toutes les pièces 2, 3 et 10 à 13 qui prennent part à l'emboutissage profond ont des dimensions selon le principe de l'emboutissage profond, connu dans la technique, et conformément au diamètre et à l'épaisseur de paroi désirés du coude concerné dans chaque cas particulier. Les dimensions et la forme ainsi que l'emplacement de l'ébauche de tôle à traiter par emboutissage profond soivent être choisis de façon à tenir compte de la pres- cription de matériau asymétrique du coude. L'appareil fonctionne de la façon suivante Une ébauche de tôle est poussée dans la fente entre la bague d'emboutissage et la bague de maintien (figure 4). Le cylindre de travail 7 fait pivoter le poinçon creux 3 autour de l'arbre 6, et ainsi le poinçon commence à estamper l'ébauche à l'intérieur du trou de la bague d'estampage de façon à lui donner la forme d'une coupe i 5 a ayant un axe courbe (figure 5) En même temps, la matrice se déplace dans le poinçon creux 3 tout en estampant la coupe à un autre diamètre plus petit 15 b qui présente un axe courbe à l'intérieur de la bague de tête 12 du poinçon et ensuite dans la bague de réduction 13 (figure 5) La bague de réduction donne à l'ébauche une forme à sa dimension finale en l'appliquant sur le poinçon creux Lorsque le poinçon a pivoté de l'angle prescrit, dans le cas actuel de 90 , le cylindre de travail commence son mouvement de retour qui est continué par le cylindre à mouvement rapide 9 après que le cylindre de travail soit débrayé Le coude à emboutissa- ge profond 15 c (figure 7) peut alors être retiré du poinçon creux par l'arrière Enfin les deux extrémités du coude 15 c sont ébarbées par usinage le long des plans d-d. On notera que, au moyen du procédé et de l'appareil décrits, le coude de tube peut être fait en une pièce par l'emboutissage profond d'une ébauche en une passe donnant directement un tube ayant un axe courbe. L'appareil peut être réalisé soit sous forme d'unité indépendante lorsque l'on fabrique des coudes de grandes dimensions ou bien comme un outil à monter dans une presse si l'on réalise des coudes de petites dimensions Il est également préférable d'ajouter à l'appareil des éléments de perforation et de redressage pour la partie du fond du coude et un appareil d'ébarbage pour retirer le déchet à la partie de l'extrémité opposée du coude et dans ce cas le produit sera réalisé en une passe Afin de compenser les forces de déformation et pour réduire la force maximale requise, la bague d'emboutissage peut être positionnée de telle sorte que la première étape de l'emboutissage se soit déjà effectuée à proximité de la fin de ladite étape ou bien qu'elle ait au moins dépassé son moment de force maximale avant que la deuxième étape d'emboutissage ne démarre. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit mais couvre toute variante accessible à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication des coudes de tube à partir d'une ébauche de tôle au moyen d'un emboutissage profond, caractérisé en ce-qu'une ébauche de tôle ( 14) est soumise à un emboutissage profond pour donner un coude de tube ( 15 c) le long d'un axe courbe (A) correspondant à la courbure du coude et en ce que les extrémités du coude sont ensuite ébarbées et finies. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'emboutissage profond de l'ébauche de tôle ( 14) le long de l'axe courbe (A) s'effectue par une opération inverse d'emboutissage simultanément en des directions opposées. 3 Appareil pour réaliser le procédé selon la revendi- cation 1, pour la fabrication des coudes de tubes à partir d'une ébauche de tôle ( 14), ledit appareil comprenant un bâti ( 1) et des outils d'emboutissage profond ( 2, 3) suppor- tés par ledit bâti pour réaliser l'emboutissage profond de ladite ébauche de tôle, caractérisé en ce qu'il comprend un poinçon courbe ( 3) et une matrice courbe ( 2), correspondant à la courbure (A) du coude de tube ( 15 c) à réaliser, des organes de commande ( 4) pour faire mouvoir ledit poinçon et ladite matrice à l'intérieur l'un de l'autre le long de leurs axes courbes (A), et également des moyens ( 10,11) pour guider l'ébauche de tôle entre ledit poinçon et ladite matrice. 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le poinçon creux et courbe ( 3) est monté sur le bâti ( 1) de façon à pivoter sur un arbre ( 6) s'étendant à travers le centre de courbure dudit poinçon en position perpendiculaire au plan de l'axe (A) dudit poinçon, et en ce que ladite matrice courbe ( 2) est montée de façon fixe dans le bâti ( 1) de telle sorte que l'axe (A) de ladite matrice forme un prolon- gement de l'axe (A) dudit poinçon. 5 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le poinçon courbe ( 3)' à son extrémité libre est muni d'une bague d'emboutissage ( 12) et, lorsque cela est néces- saire,d'une bague de réduction ( 13), et en ce que le bâti ( 1) supporte à l'extrémité libre de la matrice ( 2) une bague d'emboutissage ( 1 0) entourant ladite extrémité libre et, si nécessaire, une bague de maintien ( 11).