Brevet FR2544407A1 — publié le 19841019

Procédé et dispositif d'assemblage de plusieurs organes, notamment d'organes de liaison-pour raccords de fluide. La présente invention a pour objet un pro- cédé et un dispositif d'assemblage de plusieurs organes notamment d'organes de liaison pour raccords de fluide. On connait des raccords dans lesquels des pièces en matières dures (métal, matières plastiques chargées de fibres de verre très dures, etc) sont em- manchées à force, par exemple avec des cannelures de rete nue dans des corps en matière plus tendre notamment en matière plastique. Avec ce procédé la matière demeure sous tension et très souvent, longtemps après elle se rompt de façon inacceptable et dangereuse pour la sécurité. On connait aussi un procédé de montage de pièces dures notamment des inserts en métal dans des pièces en matière plus tendre au moyen des ultrasons; malheureusement ce procédé n'est pas utilisable lors- que les masses à insérer sont trop importantes ou lors- que les pièces sont trop longues. De plus, il ne supprime pas toujours les tensions internes dans la matière plus tendre du corps, et les risques de rupture à longue échéance c'est-à- dire un à cinq ans sont toujours importantes, ce qui est inacceptable pour des raccords de fluide en rai- son de la sécurité. Il existe d'autres procédés d'emmanche- ment d'inserts en particulier métalliques, dans lesquels l'accrochage dans la pièce de support est réalisé soit par expansion de l'insert après emmanchement, soit par élasticité dans le cas d'inserts fendus, soit par auto- taraudage pour les inserts usinant leur accrochage par rotation Toutefois ces procédés présentent tous le même défaut qui réside dans le fait de maintenir une forte tension entre les pièces après emmanchement, ce qui risque d'entraîner des ruptures à long terme. Il est également connu d'insérer des piè- ces par surmoulage dans d'autres pièces lors de l'in- jection Cependant ce procédé est coûteux car la mise en place des inserts dans le moule est manuelle, et, de ce fait, il pénalise les cadences de moulage. Le demandeur avait lui même essayé de résoudre cette difficulté en utilisant un dispositif ayant fait l'objet du brevet français 77 24 277 et dans lequel un embout muni d'une cannelure est monté à force dans un corps en matière plus tendre de telle sorte que l'entraînement en rotation relativement lente de la cannelure usine sa propre gorge dans le corps. Toutefois ce procédé n'a pas donné satisfaction en rai- son de la difficulté de réaliser une telle cannelure dans la matière dure par exemple du métal. Par ailleurs on connait également les procédés de soudage par friction de deux pièces pres- sées en tournant l'une contre l'autre et qui s'échau- ffent jusqu'à ce qu'il se produise une fusion locale. Mais cela ne convient qu'à des matières identiques, dures ou tendres, mais jamais à deux matières de dure- tés différentes. Or dans la présente invention, il s'agit bien d'utiliser un procédé pour le montage de raccords comportant des pièces dures notamment en métal dans une pièce ou un corps de moindre dureté, dans le but de cré- er un assemblage indestructible? durable dans le temps, résistant au vieillissement et aux chocs thermiques de l'ambiance régnant dans un lieu de travail ou à l'ex- térieur, à l'humidité et à l'eau atmosphérique. Conformément à la présente invention, les organes qui sont constitués de matières de duretés dif- férentes sont assemblés par emmanchement à force et l'un des organes est soumis à une rotation rapide de telle sorte que l'un des organes en matière de moindre dureté subit un échauffement localisé mettant en fusion la matière dudit organe, afin de rendre les deux organes intimement solidaires et orientables en réduisant pres- que totalement les tensions internes. La présente invention permet de réaliser un montage de façon simple et fiable constituant ainsi un perfectionnement au brevet français 77 24 277. L'organe en matière plus dure qui doit être monté dans le corps du raccord en matière de moindre dureté présente au moins une partie cylin- drique et comporte sur la partie cylindrique destinée à l'emmanchement une ou plusieurs arêtes-de faible hauteur, bien déterminée, proportionnelle au diamètre et à l'élasticité du corps de moindre dureté Autour de chaque arête ou cannelure sont réalisés deux loge- ments circonférentiels destinés àjecueillir la matière en excédent Le profil de l'arête ou de la cannelure est important et fonction de la résistance du corps de moindre dureté et de l'usure au montage L'angle peut varier de 450 à 800 suivant les matières utilisées pour réaliser le corps. D'autres caractéristiques et avatanges de l'invention seront mieux compris à la-lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe par- tielle de l'assemblage d'un corps de raccord et de deux organes de liaison dont l'un est représenté avant l'opération d'entraînement en rotation. la figure 2 est une vue en coupe d'une extrémité d'un corps de raccord après assemblage et d'un organe de liaison après emmanchement et après l'opération d'entraînement en rotation. la figure 3 est une vue de dessus sui- vant la flèche F de la figure 2 d'un mode de réalisa- tion de l'organe de liaison. la figure 4 est une vue de dessus sui- vant la flèche E de la figure 2 d'un autre mode de réalisation de l'organe de liaison. la figure 5 est une vue de profil à échelle agrandie de l'arête d'ancrage et des deux gorges de dégagement d'un organe de liaison. la figure 6 est une vue en coupe d'un autre mode d'assemblage d'un raccord comportant une arête et deux gorges de dégagement intérieures. A la figure_ 1 on a représenté un raccord comprenant un corps tubulaire 1 dans lequel est monté à l'une de ses extrémités un organe de liaison fileté 2 et à l'autre extrémité un organe de liaison constitué par une douille 3 destinée à recevoir de façon connue un organe de raccordement notamment en forme de pince et qui n'est pas représenté au dessin. Le corps 1 est réalisé en une matière de moindre dureté que celle des organes de liaison 2 et 3 constitués notamment de métal. Les organes de liaison 2 et 3 qui sont des pièces de révolution présentent à leur périphé- rie une arête ou dent circulaire 2 a, 3 a qui est située entre deux gorges de dégagement 2 b, 2 c et 3 b, 3 c. Conformément au procédé suivant l'inven- tion l'organe de laison 3 est emmanché à force ainsi qu'il est représenté à la figure 1, dans le corps 1 de moindre dureté qui se trouve ainsi sous tension, avec un effort important se produisant au sommet de l'arête 3 a L'arête 3 a provoque une déformation la par tension diamètrale dans l'alèsage lb du corps 1, ladite tension initiale qui s'établit à l'emmanchement entre l'organe de liaison 3 et le corps 1 du raccord 254440 ? est provoquée par le surdimensionnement de l'arête d'ancrage 3 a par rapport au logement dans lequel elle est emmanchée. En général les matières employées pour ré- aliser des raccords sont assez dures elle-mêmes et il est nécessaire d'utiliser un insert en matière très dure tel qu'un métal pour obtenir une bonne qualité d'assemblage, l'arête ne pénétrant que très faiblement d'elle-même. Ensuite l'organe de liaison 3 est entraîné en rotation par rapport au corps i qui est fixe et maintenu convenablement. A cet effet, une broche d'entraînement 4 est engagée dans l'alèsage central de l'organe de liai- son 3 (figure 1 et 3) présentant des rainures 3 d, qui reçoivent des cannelures 4 a de la broche 4 afin d'as- surer la liaison en rotation de la broche et de l'or- gane de liaison. Suivant un autre mode de réalisation repré- senté à la figure 4 l'organe de liaison 3 présente un trou 3 e, de forme polygonale en section et dans lequel est engagé une broche d'entraînement 4 de section po- lygonale correspondante afin d'assurer la liaison en rotation. La broche 4 qui est reliée à un organe mo- teur assure ainsi l'entraînement en rotation de l'or- gane de liaison à une vitesse pouvant varier de quel- ques centaines à plusieurs millieurs de tours par mi- nute en fonction de l'épaisseur du corps 1 dans la- quelle l'insertion est réalisée Le temps de rotation qui est calculé avec précision peut varier d'une à plu- sieurs secondes, suivant les épaisseurs et les matières en contact. Or, la tension initiale locale entre l'arête 3 a, et le corps 1, créée le frottement entre les deux pièces 3 et 4, qui pendant la rotation de l'organe de liaison 3 par rapport au corps 1, entraîne ? 54440 T la fusion du corps 1 dont la matière est moins dure dans la zone lb Lanatière en fusion vient se loger repoussée par l'arête 3 a, dans les gorges 3 b et 3 c de l'organe de liaison L'arête d'ancrage 3 a ayant fait son logement toute la tension diamètrale la, est pratiquement résorbée ainsi qu'il est représenté à la figure 2. La fusion due à la rotation, ne peut être obtenue qu'à une certaine vitesse de contact, nécessitant une vitesse de rotation minimale qui a été définie ci-dessus. Ce procédé convient tout particulière- ment pour les emmanchements dans les pièces-dont l'épai- sseur est relativement mince, ceci peut être dans le cas particulier de pièces en matière thermoplastique et en particulier avec des matières thermoplastiques chargées de fibres de verre. A la figure 1 l'organe de liaison 2 est représenté dans sa position définitive après avoir subi l'opération de rotation et fusion. L'organe de liaison 2 comporte une gorge dans laquelle est engagé un joint d'étanchéité borique 6 qui permet également de faire pivoter le corps 1 par rapport à l'organe de liaison 2 de façon à obtenir en dehors de l'effet d'étanchéité de l'or- gane de liaison 2 par rapport au corps 1, une possibi- lité d'orientabilité. Ceci permet de présenter par exemple la sortie en équerre de l'organe de liaison 3 tout autour de l'axe de l'organe 2 par simple rotation manuelle. Cette possibilité est très importante afin de pouvoir disposer plusieurs raccords coudés côte à côte, bien serrés les uns par rapport aux autres. Le joint annulaire 6 présentant un ser- rage modéré, il ne subit pas de dommages pendant l'opération de rotation et de fusion, ni par la rota- tion rapide, ni par la fusion de la matière à l'emplace- ment de l'arête en raison de la faible durée de la rotation de l'organe 2 Bien entendu, il est avanta- geux d'éloigner au maximum le joint 6 de l'arête 2 a et par conséquent de la zone de fusion. A la figure 5, on a représenté un mode de réalisation plus détaillé de l'arête circulaire 3 a, qui est prévue sur la partie cylindrique 7 de l'organe de liaison 3, ladite arête-3 a étant délimitée par l'in- tersection d'une surface cônique 8 et d'un plan 9 sécant avec l'axe dudit organe. L'angle de la surface conique 8 peut varier de 450 à 800 pour favoriser l'emmanchement suivant les matières utilisées pour réaliser le corps 1. Le diamètre de l'arête 3 a est supérieur à celui de la partie cylindrique 7 de manière à créer une tension de la matière du corps 1 lors de l'emmanche- ment à force De part et d'autre de l'arête 3 a sont prévues les gorges 3 b et 3 c, pour constituer des zones de remplissage de la matière après sa fusion A la figure 6 on a représenté un assemblage dans lequel la pièce tubulaire extérieure 10 est en matière dure et reçoit dans un alésage ll l'extrémité d'une pièce tubulaire 12 en matière de moindre dureté. A cet effet, la pièce tubulaire 10 pré- sente une arête intérieure 13 a et deux gorges 13 b et 13 c disposées de part et d'autre de l'arête 13 a comme il a été décrit ci-dessus Ce procédé d'assemblage d'organes qui comporte une opération d'emmanchement à force, suivie d'une rotation entraînant la fusion de la matière, peut être incorporé à un dispositif de montage automatisé étant donné le temps très court de la rotation de l'un des organes. 254 4407 L'entraînement en rotation de l'organe de liaison 3 peut-être effectué également sur une partie cylindri- que maintenue dans une pince de tour ou une pince d'une autre machine rotative. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif ou procédé qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, l'invention n'est pas limitée à l'emmanchement-ou la matière tendre est une matière plastique, mais à tout assemblage de matière S de du- retés différentes ou l'une par la rotation entraîne la fusion de l'autre et l'interpénétration avec suppression des tensions internes (Ex: métal dur sur métal tendre céramique sur métal, etc) L'invention ne se limite pas aux raccords pour fluides, mais à tous les cas o il est nécessaire de solidariser de façon indestructible deux pièces de matières et de duretés différentes. Le procédé suivant l'invention concerne toutes les industries, et plus particulièrement les raccords de fluides, la robinetterie, la chimie, les appareils électriques, l'industrie du plastique, l'au- tomobile, les appareils ménagers, les appareils médi- caux et de dentisterie, l'industrie du jouet, la dis- tribution de l'eau sanitaire et d'arrosage etc ze 44407 R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé d'assemblage de plusieurs organes notamment d'organes de laison pour raccords de fluide caractérisé en ce que les organes ( 1 et 3), qui sont constitués de matières de duretés différentes sont as- semblés par emmanchement à force et l'un des organes ( 3) est soumis à une rotation rapide de telle sorte que l'un des organes ( 1) en matière de moindre dureté subit un échauffement localisé mettant en fusion la matière dudit organe afin de rendre les deux organes ( 1 et 3) intimement solidaires et orientables en rédui- sant presque totalement les tensions internes. 2 Procédé d'assemblage suivant la revendi- cation 1 caractérisé en ce que la fusion localisée de la matière de moindre dureté est provoquee par le frottement des deux organes ( 1, 3) constitués de ma- tières de duretés différentes, ladite fusion étant provoquée par la tension initiale du montage et par la rotation rapide de l'un des organes ( 3) par rapport à l'autre ( 1) dont la vitesse de rotation est comprise entre plusieurs centaines et plusieurs milliers de tours par minute pendant un temps prédéterminé. 3 Dispositif d'assemblage de plusieurs organes conformément au procédé suivant la revendi- cation 1 caractérise en ce que l'organe ( 3) constitué de la matière la plus dure porte une arête circulaire d'ancrage ( 3 a) don-t la forme reste inchangée pendant l'opération de rotation au cours de laquelle l'autre organe ( 1) en matière de moindre dureté subit une fu- sion localisée. 4 Dispositif d'assemblage suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'un des organes ( 3) présente sur au moins une partie cylindrique ( 7) au moins une arête circulaire ( 3 a) délimitée par l'inter_ section d'une surface conique et d'un plan ( 9) sécant avec l'axe dudit organe ( 3). Dispositif d'assemblage suivant les reven- dications 2 et 4 caractérisé en ceque la surface côni- que ( 8) de l'arête ( 3 a) de l'un des organes présente une zone de faible contact facilitant la pénétration dudit organe ( 3) dans l'alésage (lb) de l'autre organe par un effort important localisé à l'arête ( 3 a) seule et produisant un échauffement localisé ainsi qu'une fusion localisée. 6 Dispositif d'assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 5 caractérisé en ce que l'arête ( 3 a) délimitée par l'intersection de la surface cônique ( 8) et du plan ( 9) sécant avec l'axe de l'un des organes est ancrée légèrement dans l'autre organe ( 1) avec une forte tension initiale après emmanchement et avant l'opération d'entraîne- ment en rotation de l'un des organes ( 3). 7 Dispositif d'assemblage suivant les revendications 3 et 4 caractérisé en ce que de chaque côté de l'arête circulaire ( 3 a) de l'un des organes est disposée une gorge ( 3 b) ( 3 c) recevant la matière de 1 ' autre organe ( 1) qui a flué apres l'opération de rota- tion entraînant la fusion et assurant ainsi un espace suffisant à la matière et une réduction presque totale de toutes les tensions de la matière de moindre dureté. 8 Dispositif d'assemblage suivant la reven- dication 1 caractérisé en ce que l'entraînement en rota- tion de l'un des organes ( 3) est réalisé par un moyen amovible ( 4) d'entraînement intérieur accouplé au dit organe ( 3), le dit moyen d'entraînement ( 4) présentant une forme complémentaire dudit organe. 9 Dispositif d'assemblage suivant la reven- dication 1 caractérisé en ce que l'entraînement en rota- tion de l'un des organes ( 10) est réalisé par un moyen amovible d'entraînement extérieur accouplé au dit 44407 organe ( 10), le dit moyen d'entraînement présentant une forme complémentaire dudit organe, l'autre organe étant immobilisé. Dispositif d'assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que l'arête ( 13 a) et les gorges ( 13 b 13 c) sont disposées dans une partie cylindrique creuse de l'un des organes ( 10), en matière dure. 11 Dispositif d'assemblage suivant les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que l'arête circulaire ( 3 a) présente un diamètre supérieur à celui de la partie cylindrique ( 7). 12 Dispositif d'assemblage suivant la reven- dication 1 caractérisé en ce que l'entraînement en rotation de l'un des organes s'effectue sur une par- tie cylindrique maintenue dans une pince de tour ou dans une pince d'une autre machine rotative.