Brevet FR2577827A1 — publié le 19860829

Procédé de fabrication de tubes à extrémités à paroi épaisse par formage à froid d'une ébauche tubulaire. La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de tubes à extrémités à paroi épaisse par formage à froid d'une ébauche tubulaire. On utilise des tubes du type précité, par exemple, comme arbres de transmission pour propulser des véhicules automobiles.Ainsi, on a déjà proposé, dans le brevet al- lemand 30 09 277, un arbre de transmission dans lequel la zone centrale du tube présente au moins deux parties, dont les épaisseurs de paroi sont calculées de façon que toutes les sections du tube aient la même résistance mécanique. On trouve un procédé du type précité dans le brevet français 2 534 159. On y fabrique une pièce creuse de diamètre extérieur constant par étirage à froid dans une direction. Le point de départ est une extrémité ré- duite et une extrémité épaissie, que l'on doit usiner mécaniquement ultérieurement ou rabattre vers l'intérieur en une ou plusieurs fois au moyen d'une presse. Ce procé- dé ne permet pas d'obtenir de réductions, ni même d'élar- gissements des extrémités des deux côtés. Si l'on doit tout de même y parvenir, il faut utiliser pour cela une machine spéciale. Le brevet allemand 30 21 481 a décrit un procédé d'étirage spécial que l'on ne peut mettre en oeuvre éco- nomiquement que dans des fabriques de tubes, sur des machines à étirer spéciales. On peut certes, avec ce procédé connu, réaliser des épaississements des parois du tube en n'importe quel endroit voulu, tant vers l'in- térieur que vers l'extérieur, mais, par rapport à la pièce souhaitée, la position correcte dépend de nouveau d'une précision de mise à longueur corrélative, ce qui exige, par exemple, des méthodes de mesure particulières. Ce procédé ne permet d'obtenir ni élargissement, ni ré- ductions aux extrémités. Pour produire des tubes à extrémités épaissies, le brevet allemand 28 12 803 a fait connaître un refou- lement à chaud et une réduction des extrémités du tube. Non seulement le formage à chaud fait apparaître des battitures, mais on obtient en outre une texture défa- vorable. En outre, le coût de mise en oeuvre d'un tel procédé est considérablement élevé. La présente invention a pour objet un procédé permettant d'obtenir par formage à froid des pièces creuses, en particulier des arbres de transmission ser- vant à transmettre les couples dans des véhicules auto- mobiles et favorisant la construction légère, économi- quement et avec une bonne précision dimensionnelle, avec des parties de paroi épaissies aux extrémités du tube subissant de fortes contraintes, et d'obtenir au total un renforcement du matériau de départ par formage à froid. En outre, on vise à mettre en oeuvre ce procédé sur des machines de formage d'extrémités de tube de série, de façon à ne plus utiliser de machines spéciales et séparées coûteuses. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, on laisse les extrémités à paroi épaisse du tube à l'épaisseur de paroi de l'ébauche et l'on produit la section centrale intermédiaire et respectivement la section contiguë d'un côté, à paroi mince, par étirage. La voie suivie par le procédé selon l'invention consiste donc à placer la section à paroi épaisse dans la partie initiale et à produire les zones plus minces ou d'autres sections, par exemple par étirage et réduction, c'est-à- dire sans perte de matière et sans retouches. Ainsi, dans le cas d'extrémités de tubes épaissies des deux côtés, une partie résiduelle ayant l'épaisseur de paroi initiale n'est pas touchée par le processus de réduction par éti- rage, tandis que, pour une extrémité de tube épaissie d'un seul côté, toute la partie restante du tube est étirée. On peut ainsi non seulement réduire le diamètre de l'extrémité ou des extrémités du tube, mais l'on peut aussi les élargir, en cas de nécessité, à un diamètre extérieur supérieur-au diamètre extérieur de la partie de tube à paroi mince. Le procédé selon l'invention permet donc, lorsqu'on fabrique des tubes à parties terminales à paroi épaisse, d'obtenir une réduction de coût considérable, déjà rien que par l'économie de matière, ainsi qu'une augmentation de résistance consi- dérable dans la zone étirée et ayant subi le formage final, et cela en utilisant des machines de formage de tubes courantes. Il est par suite essentiel dans le cadre de l'invention qu'on puisse, à partir d'une pièce en forme de corps creux simple, produire avec une grande précision dimensionnelle les formes de pièces les plus variées, avec la possibilité d'éviter tout usinage extérieur pour des ébauches prédéterminées avec une exactitude corré- lative. Si nécessaire,il suffit de retirer par décolle- tage la matière en excès en raison de masses de pièces divergentes, sur les faces frontales. On va décrire à présent le procédé selon l'in- vention avec davantage de détails, à l'aide d'un plan de déroulement représenté sur dessin annexé dont: la figure 1 représente la réduction de la pre- mière extrémité du tube; la figure 2 représente le processus de profilage de la première extrémité du tube; la figure 3 représente un premier processus d'étirage pour produire la partie centrale à paroi mince du tube; la figure 4 représente un second processus d'étirage, pour réduire encore la partie centrale à paroi mince du tube; la figure 5 représente une disposition après l'achèvement de la première extrémité du tube; la figure 6 représente la réduction d'épaisseur de la seconde extrémité du tube; la figure 7 représente une variante d'élargis- sement de la seconde extrémité du tube; la figure 8 représente une autre réduction de la seconde extrémité du tube; la figure 9 représente le processus lors du calibrage du tube; la figure 10 représente le processus lors du profilage de la seconde extrémité du tube; les figures 11 et 12 représentent le processus lors de l'élargissement de l'extrémité réduite aupa- ravant. Sur les figures, on areprésenté seulement schématiquement un dispositif de formage à froid d'une ébauche tubulaire pour en faire un tube 1. Les composants du dispositif et l'ébauche ou le tube lui-même sont, chaque fois, représentés dans l'état initial ou avant formage au-dessus d'une ligne centrale 2, tandis qu'au- dessous de la ligne centrale 2, on a représenté chaque fois le dispositif dans son état après le formage, de même, par suite, que le tube. Sur la Figure 1, l'ébauche ou le tube 1 est fixé(e) dans un ensemble de machoires 3 d'une pince de serrage non représentée en détail. On peut faire passer un outil de formage 4 de la position située au-dessus de la ligne centrale 2 dans une position située au-dessous de la ligne centrale 2, comme l'indique la flèche. Un mandrin de calibrage 5, soumis à l'action de ressort 6, est placé à l'intérieur de l'outil de formage 4. On peut introduire un mandrin d'étirage 7 du côté opposé au man- drin de calibrage 5, par l'autre côté du tube 1. Le man- drin d'étirage 7 est certes déjà inséré dans l'ébauche, mais il n'a pas encore atteint sa position finale. Lorsque l'outil de formage 4 est amené, par exemple par un cylindre de travail non représenté, sur l'extrémité du tube située à droite sur la figure, il se produit un changement de forme, la géométrie exté- rieure de l'extrémité du tube correspondant à celle de l'outil de formage et la géométrie intérieure de l'ébauche à celle du mandrin de calibrage 5, en ce qui concerne la i5 zone de déformation cylindrique. Après cette réduction de l'extrémité, le tube 1 reste soumis au serrage des machoires 3, un outil de pro- filage 8 (figure 2) permettant, en se déplaçant dans la direction indiquée par la flèche, de profiler l'extré- mité de tube réduite sur la figure 1, par exemple en la munissant d'une denture à cannelures que l'on peut uti- liser ultérieurement pour transmettre un couple. Il va de soi que l'on peut aussi former une denture intérieure à l'extrémité réduite du tube au moyen d'un outil de conformation appropriée. Sur la figure 3, le mandrin d'étirage 7 est amené contre un épaulement intérieur du tube 1 se trou- vant au raccordement avec l'extrémité réduite du tube. Enfin, on amène l'ensemble du tube 1 et du mandrin d'étirage 7 contre les machoires de serrage 3 consti- tuant une butée fixe, les machoires 3 se fermant alors. Un outil d'étirage 9 se déplace le long du tube 1 et il étire en même temps la matière dans une mesure déterminée, de sorte qu'une paroi amincie apparaît dans la partie centrale ou contiguë du tube, et que la paroi initiale subsiste dans la zone terminale du tube 1. Pour garantir que le tube 1 reste fixé sur le mandrin d'étirage 7 lors du retrait de l'outil d'étirage 9, on prévoit une lunette 11. on a représenté un autre processus d'étirage sur la Figure 4. L'étirage est effectué ici au moyen d'un second outil d'étirage 12 de façon analogue à la procédure de l'Exemple 3, et il lui correspond pour tou- tes les autres opérations d'étirage envisageables. On a représenté, sur la Figure 5, le retrait du mandrin d'étirage 7. Pour cela, les mâchoires 3 s'ouvrent facilement, de sorte que le mandrin d'étirage 7 peut se retirer sans entraves, les mâchoires de serrage 3 jouant cependant le rôle d'extracteur pour le tube 1. Pour que le tube 1 reste sur la ligne de travail, on prévoit un siège prismatique 13 que l'on amène par le bas sur la ligne de travail, avant le retrait du mandrin d'étirage 7. On a représenté, sur les Figures 6 à 10, le for- mage supplémentaire de la seconde extrémité du tube et d'autres opérations. Pour modifier la forme de la seconde extrémité du tube, on ramène, sur la Figure 6, de façon appropriée, le tube 1 semi-fini à la machine, après ro- tation de 180 , car toute une série de stades d'usinage peuvent encore être effectués subséquemment. Enfin, on amène le tube 1, avec un mandrin de serrage 14, avec l'extrémité épaissie vers l'extérieur, en position de travail. Au moyen d'un outil réducteur 15 et d'un mandrin de calibrage 16 intérieur, on obtient une réduction de grande précision dimensionnelle du diamètre de l'extré- mité, et cela en correspondance avec le diamètre de la partie centrale du tube réduite par étirage. Au lieu de la réduction de la seconde extrémité du tube, représentée sur la Figure 6, on peut effectuer un élargissement de cette extrémité du tube, et cela, comme on l'a représenté sur la Figure 7, au moyen d'un mandrin élargisseur 17 et d'un outil extérieur 19 poussé en avant au moyen de ressorts 18. La Figure 8 montre comment on peut encore réduire la seconde extrémité du tube au moyen d'un autre outil de formage 21. Lorsqu'on utilise l'outil de formage 4 et le mandrin de calibrage 5 selon la Figure 1, on peut effec- tuer la réduction en l'ajustant exactement sur les mêmes dimensions qu'à la première extrémité du tube. Au lieu ou en plus de la réduction de la Figure 8, on peut aussi, par exemple, effectuer un calibrage selon la Figure 9, en calibrant le tube 1 avec un outil de calibrage 22 sur toute la longueur à diamètre étiré du tube 1. Sur la Figure 10, on effectue le profilage de la seconde extrémité du tube au moyen de l'outil de profilage 8 déjà utilisé pour la première extrémité du tube. On a enfin montré sur les Figures 11 et 12 com- ment un tube 1, fabriqué par les stades des Figures 1 à 3, a été étiré jusqu'à son extrémité réduite du côté droit sur tout le reste du tube. Pour cela, on a déplacé l'ou- til d'étirage 9 au delà de l'extrémité gauche du tube 1. Comme le montre la Figure 12, le mandrin d'éti- rage 7 est un peu retiré, les m&choires de serrage 3 légèrement ouvertes jouant le rôle d'extracteur. Ensuite, on serre sur le mandrin le tube 1 dans la partie réduite par étirage et l'on élargit en même temps et avec cali- brage l'extrémité droite épaissie du tube avec un outil intérieur et extérieur 23. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de tubes à extrémités à paroi épaissie par formage à froid d'une ébauche tubu- laire, caractérisé en ce qu'on laisse les extrémités du tube à paroi épaisse à l'épaisseur de paroi de l'ébauche et l'on produit la partie centrale intermédiaire ou contiguë à paroi mince du tube par étirage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à partir de l'ébauche, on réduit d'abord le dia- mètre intérieur et le diamètre extérieur d'une extrémité à paroi épaisse du tube, puis l'on réduit le diamètre extérieur de la partie centrale ou contiguë à paroi mince par un étirage en une ou plusieurs étapes. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on réélargit l'extrémité du tube réduite auparavant après l'opération d'étirage à un diamètre extérieur supérieur au diamètre extérieur de la partie à paroi mince du tube (figures 11, 12). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on réduit l'autre extré- mité à paroi épaisse (section restante) du tube (éven- tuellement après rotation de 1800) au diamètre extérieur de la partie à paroi mince du tube (figure 6). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on élargit l'autre extrémité à paroi épaisse du tube à un diamètre extérieur supérieur au diamètre de la partie à paroi mince du tube (figure 7). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on réduit le diamètre inté- rieur et le diamètre extérieur de l'autre extrémité a paroi épaisse du tube (figure 8). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'on calibre le tube sur toute sa longueur, de préférence la longueur du plus grand diamètre (figure 9). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que l'on profile les ex- trémités à paroi épaisse du tube en ce qui concerne leur diamètre intérieur et/ou leur diamètre extérieur, par exemple en formant une denture à cannelures (figures 2 et 10).