Brevet FR2559078A1 — publié le 19850809

PROCEDE DE REALISATION D'UNE COLLERETTE ANNULAIRE SUR LE FOND D'UN RECIPIENT DE REVOLUTION L'invention concerne un procédé de réalisation d'un récipient métallique de révolution monobloc comportant un fond épais, ce fond étant entouré d'uneccllexette annulaire de révolution, qui fait partie intégrante du récipient et se trouve sensiblement dans le prolongement de la paroi la- 5. térale de celui-ci. Une telle collerette joue généralement le rôle d'un organe de liaison et doit présenter une très bonne tenue mécanique. Ceci est en particulier le cas quand on utilise le procédé suivant l'in- vention à la réalisation d'une enveloppe de propulseur. 10. Il est connu de réaliser par forgeage ou emboutissage à,chaudou à froid des récipients à paroi épaisse dont le fond peut comporter une collerette venue de forge ou d'emboutissage. 15. Il est cependant difficile de réaliser de tels récipients comportant un fond relativement épais, des parois relativement minces et un rapport hauteur sur diamètre élevé. La demande de brevet européen n EP 51121 décrit une méthode pour arri- 20. ver à un tel résultat qui consiste à faire appel à une ébauche forgée dont les parois latérales sont ensuite allongées par fluotournage en uti- lisant des moyens particuliers pour combattre l'excentration. L'exécu- tion de ces opérations successives est cependant très délicate, comme cela est bien montré dans ce document et il est très difficile d'obtenir 25. des produits de qualité, ayant des caractéristiques dimensionnelles et mécaniques optimales dans des conditions économiques acceptables. On a donc cherché à s'affranchir des méthodes habituelles en réalisant des récipients comportant des fonds obtenus de façon différente avec 30. l'inconvénient de ne pas pouvoir réaliser de façon simultanée la colle- rette. Il est bien sûr connu de rapporter sur un fond de récipient métallique une collerette, par un moyen de fixation convenable tel que vissage, 35. soudage, brasage, frettage ou autre. Cependant la zone de liaison entre collerette et récipient demeure un point faible et pour avoir une tenue -2- 2559078 suffisante il faut alors renforcer la zone de liaison, ce qui peut re- mettre en cause l'économie de l'ensemble du dispositif. On a donc recherché la possibilité de former une collerette de révolu- 5. tion entourant le fond d'un récipient monobloc et faisant partie inté- grante de celui-ci. On a recherché plus particulièrement la possibilité de former une colle- rette autour du fond d'un récipient, ce fond lui-même ayant été au pré- 10. alable formé par repoussage de la paroi épaisse d'un tube àl'une des extrémités de celui-ci. Le procédé suivant l'invention consiste à monter un récipient métalli- que de révolution monobloc sur un mandrin de révolution entra;nézen ro- 15. tation par un moyen d'entraînement l'extrémité avant de ce mandrin étant en contact avec le fond du récipient sur toute sa surface intérieure et la paroi latérale du mandrin étant en contact avec un jeu faible ou sen- siblement nul avec la paroi latérale du récipient sur sa surface interne. Une contrepointe de révolution coaxiale avec le mandrin comporte une 20. portée frontale qui recouvre une partie de la surface extérieure du fond du récipient. Cette contrepointe exerce une poussée axiale contre ce fond en direction du mandrin. Elle est libre en rotation et donc entrai- née en rotation avec le récipient par le mandrin. La paroi latérale de lacontrepointe a un diamètre maximal inférieur au diamètre extérieurs 25. du récipient et est dimensionnée de façonh à soutenir et guider la paroi intérieure de la collerette pendant sa phase de formation. On déplace - par repoussage une partie du métal qui constitue la paroi latérale du récipient dans la zone annulaire voisine du fond, en direction de la contrepointede façon à former un relief annulaire, qui prolonge du côté 30. de la contrepointe la paroi latérale du récipient, et vient recouvrir au moins partiellement la paroi latérale de la contrepointe.. Le déplacement du métal est effectué de préférence au moyen d'au moins une molette de révolution, libre en rotation autour de son axe qui roule 35. sur la surface extérieure de la paroi du récipient dans la zone de rac- cordement entre le fond et la paroi latérale, en exerçant une pression suffisante pour déplacer le métal. De préférence également on utilise une ou plusieurs molettes, chacune 40. de celles-ci étant montée sur une tête porte-molette, mobile au moins en 3- translation suivant deux axes perpendiculaires, les déplacements de cha- cune de ces têtes étant réalisés au moyen d'un dispositif de commande numérique ou de commande numérique contrôlée. Lorsqu'on utilise plusieurs molettes celles-ci sont réparties autour de 5. l'axe de rotation du récipient. Le repoussage peut être effectué selon les cas en une ou plusieurs passes successives. Suivant les caractéristiques mécaniques du métal ou de l'alliage qui 10. constitue le récipient, on effectue le repoussage- permettant de for- mer la collerette à froid ou à chaud. Après formage de la collerette on peut effectuer à froid ou à chaud le fluotournage de la paroi latérale du récipient en vue de l'amincir ou de 15. l'allonger. L'invention concerne aussi les récipients comportant des collerettes formées par déplacement du métal à partir de la paroi; l'invention concerne de plus les récipients à fond obtenu par repoussage pourvus 20. de telles collerettes. L'invention concerne de façon particulièrement avantageuse l'application du procédé à la réalisation d'enveloppes de propulseurs. 25. La description détaillée et les figures ci-après permettent de comprendre de façon non limitative les caractéristiques du procédé et du produit suivant l'invention. Figure 1: vue en coupe d'un récipient de révolution métallique monobloc 30. monté sur mandrin en vue du formage d'une collerette. Figure 2: début du formage de la collerette autour du fond du récipient de la figure 1. 35. Figure 3: fin du formage de la collerette. Les figures 1 à 3 représentent de façon schématique un mode de mise en oeuvre du procédé de formage d'une collerette suivant l'invention. -4- Le récipient de révolution métallique (1) monobloc à parois épaisses représenté en coupe est monté sur un mandrin (2) entraîné en rotation autour se son axe (3) par un moyen non représenté. Le fond (4) du réci- pient est appliqué contre l'extrémité avant (5) du mandrin (2) sur toute 5. sa surface. La paroi latérale (6) du mandrin, qui est cylindrique dans le cas de ces figures, est recouverte avec un jeu faible ou sensiblement nul par la paroi latérale (14) durécipient. On applique contre le fond du récipient une contrepointe de révolution 10. (7) montée libre en rotation autour de l'axe commun (3). Cette contre- pointe exerce une poussée suivant la flèche (F) qui plaque le fond (4) du récipient contre l'extrémité avant (5) du mandrin. Deux molettes(8,9) montées libres en rotation sur des axes (10,11) sont disposées de part et d'autre du mandrin. Chacune est portée par une tête mobile non repré- 15. sentée qui se déplace en translation dans un plan défini par deux axes perpendiculaires X et Y, plan qui est sensiblement parallèle à l'axe (3) du mandrin. Les têtes peuvent être également mobiles en rotation sur elles-mêmes autour d'un axe sensiblement perpendiculaire au plan XY, de façon à faire varier l'angle que font les axes (10,11) des molettes avec 20. l'axe (3) du mandrin. Grâce à un dispositif connu de commande numérique contrôlée les molettes sont déplacées par les têtes le long de la paroi extérieure du récipient dans la zone de formage de la collerette et roulent sur cette paroi en 25. rotation en exerçant sur celle-ci une pression déterminée qui provoque le déplacement du métal le long de la génératrice de la paroi. Les molettes effectuent un parcours hélicoïdal le long de cette paroi extérieure (12) du fond du récipient, depuis la zone de raccordement (13) 30. de ce fond avec la paroi latérale (14), en direction de la paroi laté- rale (15) de la contrepointe (7). La surface frontale (16) de cette contrepointe est appliquée fermement contre le fond (4) dont elle épouse la forme. 35. La paroi latérale (15) de cette contrepointe est conçue pour servir d'appui à la paroi intérieure de la collerette pendant sa formation. On comprend que dans ces conditions le métal entraîné par les molettes -5forme peu à peu un bourrelet qui vient recouvrir la surface latérale (15) de la contrepointe, au moins en partie. Dans le cas des métaux ou alliages durs, tels que les aciers, ce travail 5. doit être effectué à chaud. Il est donc nécessaire de prévoir d'une part des moyens de chauffage qui portent au moins la zone à travailler par les molettes à la température voulue, et d'autre part des moyens de main- tien en température pendant le temps nécessaire à la formation de la collerette. On peut faire appel pour cela au chauffage par haute fré- 10. quence ou bien par des chalumeaux ou par tout autre moyen. Dans le cas d'aciers tels que par exemple la nuance 32 CD4 (norme fran- çaise) on peut chauffer à des températures de l'ordre de par exemple -850 à 900 C. 15. La figure 2 montre le début de la formation de la collerette avec forma- tion d'un bourrelet annulaire (17), et la figure 3 montre la collerette (18) en cours de finition. Sur les 3 figures, les axes (10,11) des mo- lettes sont représentés sensiblement parallèles à l'axe 3. En fait il 20. peut être avantageux de leur donner un angle d'incidence variable par rapport à cet axe au cours des passes successives effectuées par ces mo- lettes. La position des molettes le long de l'axe (3) est généralement telle qu'elles sont décalées les unes par rapport aux autres. Comme cela a été dit plus haut le nombre des molettes peut varier de 1 à 2 ou 3 ou 25. même davantage. Le dispositif de commande numérique contrôlée permet d'effectuer le déplacement des molettes, en général par passes successives de façon parfaitement contrôlée ce qui permet d'obtenir des collerettes dont les caractéristiques dimensionnelles sont parfaitement reproduc- tibles. 30. Après formage de la collerette, il est possible si nécessaire d'effectuer un traitement thermique local ou général du récipient. Il est possible aussi d'effectuer un usinage de la surface externe, et/ou de la surface interne du récipient de façon à éliminer les défauts de surface éventuels 35. et accroître la précision dimensionnelle. Il est possible enfin d'effectuer un fluotournage, à chaud ou à froid, de la paroi latérale (14) du récipient afin de l'allonger et de l'amincir. -6- On peut aussi percer un orifice dans le fond du récipient le plus sou- vent au voisinage de l'axe. Le procédé suivant l'invention convient à la réalisation de récipients 5. pour de nombreuses applications et plus particulièrement pour la réali- sation d'enveloppes de propulseurs. De nombreuses variantes d'exécution sont possibles qui ne sortent pas du domaine de l'invention. -7- REVENDICATIONS 1 ) Procédé de formage d'une collerette annulaire autour du fond d'un récipient métallique de révolution monobloc, caractérisé en ce qu'on monte ce récipient sur un mandrin de révolution entraîné en rotation par un moyen d'entraînement, l'extrémité avant de ce mandrin étant en 5. contact avec le fond du récipient sur toute sa surface intérieure, la paroi latérale du mandrin étant en contact avec un jeu faible ou sen- siblement nul avec la paroi latérale du récipient sur sa surface in- terne, on met en appui le fond du récipient contre le mandrin au moyen d'une contrepointe de révolution, coaxiale avec le mandrin, dont la sur- 10. face frontale recouvre une partie de la surface extérieure du fond du- récipient, cette contrepointe exerçant une poussée axiale en direction du mandrin, la paroi latérale de la contrepointe ayant un diamètre maxi- mal inférieur au diamètre extérieur du récipient et étant dimensionnée pour soutenir et profiler la paroi intérieure de la collerette en cours 15. de formation, puis on déplace par repoussage une partie du métal qui constitue la paroi latérale du récipient dans la zone annulaire voisi- ne du fond, en direction de la contrepointe, de façon à former un re- lief annulaire qui prolonge du côté de la contrepointe la paroi latérale du récipient et vient recouvrir au moins partiellement la paroi latérale 20. de la contrepointe. 2 ) Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que le métal est déplacé au moyen d'au moins une molette de:réoluntion, libre en rota- tion autour de son axe qui roule sur la surface extérieure de la paroi 25. du récipient dans la zone de raccordement entre le fond et la paroi laté- rale, en exerçant une pression suffisante pour déplacer le métal. 3 ) Procédé suivant revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une molette est montée sur une tête porte-molette,mobile au moins en trans- 30. lation suivant deux axes perpendiculaires, les déplacements de cette tête étant-réalisés au moyen d'un dispositif de commande numérique. 4 ) Procédé suivant revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on uti- 35. lise au moins deux molettes, montées chacune sur une tête portemolette, et réparties autour de l'axe de rotation du récipient. -8- ) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le repoussage est effectué à chaud ou à froid. 6 ) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce 5. que le repoussage est effectué en une ou plusieurs passes successives. 7 ) Récipient métallique de révolution monobloc, caractérisé en ce qu'il comporte une collerette constituée par un relief annulaire coaxial qui prolonge la paroi latérale du côté du fond et qui est formé par du 10. métal déplacé à partir de cette paroi. 8 ) Récipient suivant revendication 7, caractérisé en ce que son fond est un fond repoussé. 15. 9 ) Récipient suivant revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi latérale amincie par fluotournage. ) Application du procédé suivant l'une des revendications 1 à 6 à la réalisation d'une enveloppe de propulseur.