Brevet FR2567437A1 — publié le 19860117

La présente invention concerne un procédé d'assemblage de deux pièces de révolution coaxiales, applicable plus particulièrement mais non exclusivement è la fabrication de bouteilles ou réservoirs haute pression, ainsi que les articles obtenus par la mise en oeuvre de ce procédé. Jusqu'# présent la fabrication de bouteilles ou de réservoirs cylindriques haute pression est réalisée en partant de blocs de métal que l'on déforme à chaud, pour créer ce que l'on appelle un "doigt de gant", sur une presse et ensuite on étire ce doigt de gant de manière à former un corps tubulaire présentant un fond courbe è l'une de ses extrémités et ouvert à l'autre. Ce fond est projeté en fin de course sur une matrice pour lui donner une forme concave vers l'extérieur. On procède ensuite å une opération de fermeture de l'extrémité opposée au fond par rétrécissement progressif de la section droite.A cet effet on réchauffe l'embout du corps tubulaire å 6000 environ puis soumet cet embout à une pression radiale, orientée en direction de l'axe, pour déformer progressivement la paroi et obtenir finalement une ogive. Un tel procédé présente à l'évidence un certain nombre d'inconvénients. En premier lieu le cycle de production est extrêmement lent. En outre, il entrain une dépense importante d'énergie: en en effet il est nécessaire de chauffer le bloc de métal au départ à une température d'environ 13000, pour le transformer en "doigt de gant", et à la fin du cycle de travail, il est encore nécessaire de préchauffer la partie extrême du corps tubulaire à une tempe rature de 6000C environ, avant de commencer l'opération de réduction de la section droite.Egalement un tel procédé exige l'utilisation d'acier de haute résistance au chrome molybdène, pour soutenir toute l'élaboration technique des diverses sections de travail et cet acier exige, à la fin du cycle de fabrication, des opérations de traitement thermique régulières à l300#, suivies d'une trempe à l'huile et d'un recuit à 6000C, pour obtenir finalement lels caractéristiques nécessaires du métal et notamment sa tenue à très haute pression. Il est à noter également que ce procédé exige une manutention importante des pièces entre les divers postes où les phases individuelles sont effectuées à savoir au départ le chauffage, puis le perçage, puis le tréfilage et enfin l'ogivage.Les phases successives précitées du procédé connu exigent une installation s'étendant sur une très grande longueur, d'environ 200 mètres, dans de grandes halles avec d'énormes investissements inamortissables dans la conjoncture actuelle, des manutentions multiples de milliers de tonnes d'acier et de très grandes dépenses d'énergie. Une alternative de production est constituée à ce jour par le second procédé courant qui consiste dans le "forgeage"d'un tube ou d'une partie de tube, réalisant la fermeture du fond par modification progressive de cette partie du tube pour réaliser la solidité nécessaire aux hautes pressions. L'ogivage est réalisé à la partie supérieure comme dans le procédé précédent. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un procédé d'une mise en oeuvre considérablement simplifiée et permettant#d'obtenir des pièces finales assemblées d'un faible prix de revient. A cet effet ce procédé d'assemblage de deux pièces de révolution coaxiales, à savoir une pièce tubulaire et une pièce transversale ou sensiblement transversale de forme circulaire, est caractérisé en ce qu'on prévoit, à l'extrémité de la pièce tubulaire, une face frontale tronconique et, sur la pièce transversale, une saillie cylindrique ayant un diamètre externe égal au diamètre interne de la pièce tubulaire et raccordé à la surface latérale de cette pièce transversale par un épaulement tronconique et on utilise, pour réaliser l'assemblage, un anneau de diamètre interne égal à celui de la pièce tubulaire et de section droite triangulaire à pointe tournée vers l'axe de révolution, cet anneau étant ainsi délimité par deux faces frontales tronconiques opposées ayant respectivement les mêmes inclinaisons que celles de la face frontale tronconique de la pièce tubulaire et de l'épaulement tronconique de la pièce transversale, on engage la saillie cylindrique de la pièce trans versale à l'intérieur de la pièce tubulaire, l'anneau étant pris entre la face frontale tronconique de la pièce tubulaire et l'épaulement tronconique de la pièce transversale, et on fait tourner les deux pièces et l'anneau, les uns par rapport aux autres, autour de leur axe commun, tout en exer çant une poussée axiale entre la pièce transversale et la pièce tubulaire, de manière à provoquer un échauffement du métal dans les zones soumises à un frottement relatif et par conséquent un fluage du métal donnant lieu, après une nouvelle poussée extérieure radiale sur l'anneau, à un soudage par friction. Le procédé suivant l'invention permet d'augmenter d'une façon importante la sécurité des réservoirs haute pression dont les points faibles connus actuellement sont les points d'ogivage et le point de raccordement du cylin dre au fond. Il permet en outre une simplification considérable des procédés actuels en assemblant en un temps très court des pièces élémentaires fabriquées en grande série et diminuant ainsi fortement le prix de revient direct avec des techniques parfaitement connues et maîtrisées. On décrira ci-après,è titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en coupe axiale schématique des deux pièces de révolution et de l'anneau devant être assemblés par le procédé suivant l'invention, les deux pièces et l'anneau étant écartés les uns des autres, dans la direction de leur axe commun, avant l'opération d'accostage. La figure 2 est une vue en coupe axiale des trois pièces peu après l'opération de friction. La figure 3 est une vue en coupe axiale des trois pièces à la fin de l'assemblage. Le procédé suivant l'invention dont les différentes phases sont illustrées sur les figures 1 à 3, est destiné à assembler deux pièces de révolution 1 et 2, ayant un axe commun xx'. La pièce transversale 2 peut être constituée, par exemple, par le fond circulaire d'une bouteille ou d'un récipient haute pression, tandis que l'autre pièce tubulaire 1 est alors constituée par le corps de la bouteille ou du récipient devant etre rendu solidaire du fond 2. La pièce tubulaire 1 se termine par une face frontale tronconique la convergeant vers la gauche, c' est-à-dire en direction du fond transversal 2 devant être assemblé avec la pièce tubulaire 1. Par ailleurs la pièce transversale 2 présente une surface latérale cylindrique 2a, de diamètre égal su diamètre externe de la pièce tubulaire 1, une ssi- llie cylindrique 2b dirigée vers la pièce tubulaire 1 et ayant un diamètre externe égal eu diamètre interne de cette pièce tubulaire 1, et un épaulement tronconique 2c raccordant la surface latérale 2a et la saillie cylindrique 2b. L'assemblage des deux pièces 1 et 2 est réalisé au moyen d'une troisième pièce 3 constituée par un anneau. Cet anneau 3 a des diamètres externe et interne respectivement égaux aux diamètres externe et interne de la pièce tubulaire 1. Il présente une section droite triangulaire à pointe tournée vers l'axe de révolution xx'. Il est ainsi délimité par une face frontale tronconique qui est située à droite sur la figure 1 et qui est tournée vers la face frontale tronconique la de la pièce tubulaire 1, et une autre face frontale tronconique 3b qui est tournée vers la pièce transversale 2. Les faces frontales tronconiques 3a, 3b de l'anneau 3 ont respectivement les mêmes inclinaisons, par rapport à l'axe de révolution xx', que la face frontale tronconique la de la pièce tubulaire 1 et l'épaulement tronconique 2c de la pièce transversale 2. Ces inclinaisons sont de préférence identiques si bien que la section droite de l'anneau 3 a la forme d'un triangle isocèle. Pour réaliser l'assemblage des deux pièces 1 et 2, au moyen de l'anneau 3, on engage la partie extrême de la pièce tubulaire 1 autour de la saillie cylindrique 2b de la pièce transversale 2, l'anneau 3 étant préalablement pris entre les deux pièces 1 et 2. On obtient alors la disposition représentée sur la figure 2 dans laquelle la saillie cylindrique 2b de la pièce transversale 2 est engagée à l'intérieur de la pièce tubulaire 1 en étant en contact avec la face interne de celle-ci, et les deux faces frontales tronconiques 3a et 3b de l'anneau 3 sont respectivement en contact avec la face frontale tronconique la de la pièce tubulaire 1 et l'épaulement tronconique 2c de la pièce tranversale 2. On fait ensuite tourner, autour de l'axe commun xx', les trois pièces 1, 2, 3 de manière que ces pièces glissent d'un mouvement relatif entre elles, à des vitesses différentes en créant ainsi des zones de friction. Une première zone de friction existe entre les faces tronconiques la et 3a et une outre zone de friction apparaît entre les faces tronconiques 2c et 3b. Par suite des glissements relatifs des pièces dans ces zones de friction, il se produit un échauffement du métal et un fluage de celui-ci qui forme plusieurs lèvres refoulées. Une première livre 4 est due au métal provenant de la première zone de friction, tandis qu'une seconde lèvre 5, provient de la seconde zone de friction. Pendant les rotations relatives des trois pièces 1, 2, 3 on effectue une poussée axiaÎ#, Le procédé suivant l'invention peut être appliqué non seulement à la fabrication de bouteilles ou réservoirs haute pression, mais encore à tout autre conteneur d'un fluide quelconque, notamment à des vérins pneumatiques ou hydrauliques. REVENDICATION Procédé d'assemblage de deux pièces de révolution coaxiales, à savoir une pièce tubulaire et une pièce transversale ou sensiblement transversale de forme circulaire, caractérisé en ce qu'on prévoit, à l'extrémité de la pièce tubulaire (1), une face frontale tronconique (la) et, sur la pièce transversale (2), une saillie cylindrique (2b) ayant un diamètre externe égal au diamètre interne de la pièce tubulaire (1) et raccordée a la surface latérale (2a) de cette pièce transversale (2) par un épaulement tronconique (2c) et on utilise, pour réaliser l'assemblage, un anneau (3) de diamètre interne égal à celui de la pièce tubulaire (1) et de section droite triangulaire à pointe tournée vers l'axe de révolution (xy) , cet anneau étant ainsi délimité par deux faces frontales tronconiques opposées(3a,3b) ayant respectivement les mêmes inclinaisons que celles de la face frontale tronconique (la) de la pièce tubulaire (1) et de l'épaulement tronconique (2c) de la pièce transversale (2) , on engage la saillie cylindrique (2b) de la pièce transversale (2) à l'intérieur de la pièce tubulaire (1), l'anneau (3) étant pris entre la face frontale tronconique (la) de la pièce tubulaire(l) et l'épaulement tronconique (2c) de la pièce transversale (2), et on fait tourner les deux pièces (1,2) et l'anneau (3), les uns par rapport aux autres, autour de leur axe commun (xx'), tout en exerçant une poussée axiale (P1) entre la pièce transversale (2) et la pièce tubulaire (1), de manière à provoquer un échauffement du métal dans les zones soumises à un frottement relatif et par conséquent un fluage du métal donnant lieu, après une nouvelle poussée extérieure radiale (P2) sur l'anneau (3), à un soudage par friction.