Brevet FR2612816A1 — publié le 19880930

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le formage d'un collet à l'extrémité d'un tube métallique, sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube. Il existe de nombreuses façons d'exécuter des jonctions bout-à-bout entre des tubes métalliques. Une fa- çon est celle qui est proposée dans le brevet finlandais n 70 080, suivant lequel chacune des extrémités de tube à raccorder est d'abord formée en un collet conique dé- finissant un angle de 37 environ avec l'axe longitudinal du tube. On peut former le collet par exemple au moyen d'une machine comportant un cône rotatif pour élargir et rabattre l'extrémité du tube, le cône étant déplaçable sensiblement dans la direction longitudinale par rapport au tube et étant monté de façon excentrée et en rotation libre de sorte que la direction axiale du cône diffère de celle du tube, des mâchoires tenant le tube de manière à rapprocher l'extrémité du tube du cône d'élargissement pendant l'opération de formage du collet, et des moyens étant prévus pour régler la distance entre l'extrémité du tube et le cône. On place un insert de forme correspondan- te à l'intérieur et entre les extrémités des tubes ainsi formées et on presse ensemble les extrémités au moyen de brides montées sur les extrémités des tubes,à l'arrière des collets, le serrage étant effectué par exemple par des boulons. Un tel assemblage est satisfaisant en lui- même et il résiste à des pressions élevées telles que celles qu'on utilise habituellement dans des systèmes hydrauliques,mais il est également coûteux, en particu- lier du fait que l'insert nécessaire doit être fabriqué avec une grande précision. Pour cette raison, ce type d'assemblage n'est pas avantageux dans les systèmes à basse pression. Dans un autre type d'assemblage à brides d'em- ploi courant, l'extrémité de tube est munie d'un collet qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube. Cela peut être réalisé de beaucoup de façons,par exemple par soudage d'une pièce distincte, comportant un tel collet, sur l'extrémité du tube. Toutefois, ce type d'assemblage est également de fabrication coûteuse et longue. La demande de brevet finlandais 791 685 propose un dispositif pour le formage d'un collet sur une extré- mité de tube, par déformation plastique. Le dispositif utilise un mandrin qu'on fait rouler sur l'intérieur du tube et qu'on incline simultanément vers l'extérieur contre la paroi du tube. Le mandrin est commandé par un chariot qui est monté sur un support comportant des rails de guidage arqués d'une manière telle que, afin d'incli- ner le mandrin, on peut déplacer le chariot sur les rails de guidage par rapport à son support au moyen d'un moteur accouplé au chariot. Pour engendrer le mouvement de roule- ment du mandrin, le support de chariot est attaché à un corps rotatif. En outre, le mandrin est fixé au chariot de façon à être réglable radialement. Avec un tel dispositif, il est bien entendu possible de former plastiquement l'extrémité du tube de manière à produire un collet perpendiculaire à l'axe lon- gitudinal du tube. Toutefois, il a l'inconvénient d'être compliqué, lourd et cher. En raison de sa dimension et de son poids élevés, on ne peut pas amener le dispositif à l'endroit o les tubes doivent être installés. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de formage d'un collet à une extrémité de tube pour un assemblage par brides,d'une manière telle que le collet est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube et peut être produit rapidement avec un dispositif simple et léger. Le procédé de l'invention est caractérisé en ceque l'opération d'élargissement du tube pour former un collet perpendiculaire à la direc- tion longitudinale du tube est effectuée en deux stades ou davantage. Un mode avantageux de mise en oeuvre du pro- cédé de l'invention est caractérisé en ce que l'opération d'élargissement est effectuée en deux stades, le premier stade consistant à évaser l'extrémité du tube à un angle de 35-40 par un procédé connu en lui-même, tandis que, dans le deuxième stade, l'extrémité du tube est élargie davantage suivant un angle de 90 environ par rapport à l'axe longitudinal du tube. Un autre mode avantageux de mise en oeuvre du procédé de l'invention est caractérisé en ce qu'un collet est formé sur le tube, au premier stade, au moyen d'un dispositif connu en lui-même, utilisant un cône d'é- vasement, après quoi une tête auxiliaire est placée au sommet du cône ou bien le cône est remplacé par une tête d'élargissement différente, et on procède ensuite au deu- xième stade de l'opération d'élargissement. Le dispositif pour le formage de l'extrémité d'un tube métallique afin de produire un collet sensible- ment perpendiculaire à la direction longitudinale du tube par le procédé de l'inve..tion, comprenant un bâti, un mandrin relié au bâti par un axe et entraîné en rotation par un actionneur incorporé dans le dispositif, le man- drin étant agencé de sorte qu'il reste toujours aligné avec la partie du tube sur laquelle doit être formé le collet et recevant un cône d'élaigissement pour évaser l'extrémité du tube de 0 jusqu'à un angle qui dépend de l'angle de conicité du cône et de l'angle défini entre l'axe du cône et la direction longitudinale du tube, le cône étantmonté de façon excentrée et en rotation libre à l'extrémité du mandrin qui est dirigée à l'opposé du bâti de sorte que la direction axiale du cône diffère de celle du tube, etdes mâchoires pour tenir le tube pendant l'opération de formage du collet de sorte que l'extrémité du tube à former en collet est rapprochée du cône d'élar- gissement,le dispositif comportant des moyens de réglage de la distance entre l'extrémité du tube et le cône, est caractérisé en ce qu'une tête auxiliaire de forme conique est utilisée pour rabattre l'extrémité du tube en un collet sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube, ladite tête auxiliaire étant montée dans le dispositif après évasement de l'extrémité du tube à un angle différent de 0 par rapport à la direction longi- tudinale du tube, la tête étant agencée de sorte que sa surface de travail est sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du tube. Un mode avantageux de réalisation du disposi- tif de l'invention est caractérisé en ce que la tête auxiliaire est conçue de sorte qu'elle peut être montée au sommet du cône d'élargissement, la surface intérieure de la tête auxiliaire ayant sensiblement la même forme que la surface extérieure du cône d'élargissement, de sorte que la tête auxiliaire est maintenue en place par la force de frottement. Un autre mode avantageux de réalisation du dis- positif de l'invention est caractérisé en ce que la tête auxiliaire est constituée d'un cône d'élargissement dif- férent qui est monté à la place du premier cône après évasement de l'extrémité du tube à un angle différent de 0 par rapport à la direction longitudinale du tube. L'invention procure plusieurs avantages, par rapport aux solutions déjà connues dans la technique. Les avantages les plus importants sont la petite dimension du dispositif, qui facilite son transport jusqu'à l'endroit d'installation des tubes, et la facilité et la vitesse de travail. Outre les dispositions qui précèdent, l'inven- tion comprend encore d'autres dispositions qui ressorti- ront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: les figures 1 à 4 illustrent différentes phases de l'opération de formage d'un collet, sous forme sché- matique; et les figures 5 à 8 représentent différents mo- des de réalisation de la tête auxiliaire. Il doit être bien entendu, toutefois,que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils neconstituent en aucune manière une limitation. La figure 1 représente une partie d'une machine de formage de collet, connue en elle-même, qui peut être utilisée dans le procédé de l'invention. Le dispositif comprend un bâti 1 et un mandrin 2 supporté par un arbre fixé au bâti, le mandrin pouvant être entraîné en rotation par un actionneur. Dans ce mode de réalisation, l'extrémi- té du mandrin qui est dirigée à l'opposé du bâti est de configuration oblique. Dans les machines existantes uti- lisées pour l'exécution de collets suivant un angle de 37 environ par rapport à la direction longitudinale du tube, cette extrémité oblique définit un angle de 15 à 20 environ avec le plan vertical. L'extrémité oblique comporte un trou placé de façon excentrée et qui reçoit un arbre 5 d'un cône d'élargissement 4, l'arbre étant mon- té dans le trou par l'intermédiaire de paliers de sorte qu'il peut tourner librement et sensiblement perpendicu- lairement à la surface d'extrémité du mandrin. L'angle de conicité du cône d'élargissement peut varier en fonc- tion de l'angle désiré du collet et des autres angles spécifiés ici. L'angle du collet fini est déterminé par l'angle entre l'axe longitudinal du tube 7 et la surface de travail 6 du cône d'élargissement 4. 261 2816 Le dispositif de formage de collet comprend également des mâchoires de serrage 8 entre lesquelles le tube 7 est solidement tenu pendant l'opération de formage de collet. La longueur du collet formé dépend de la distance dont l'extrémité du tube 7 est poussée au-delà des mâchoires 8. Dans un premier stade, le tube 7 est bloqué en place au moyen des mâchoires 8. La figure 2 illustre un deuxième stade dans lequel le mandrin rotatif 2 est déplacé axialement vers le tube 7. La surface de travail 6 du cône d'élargissement 4 est ainsi pressée contre l'extrémité du tube qui commence donc à s'élargir et à se rabattre du fait de la rotation et de la poussée axia- le du mandrin, de manière à former un collet 9 à l'extré- mité du tube. Pendant l'opération de formage de collet, le cône d'élargissement 4 roule librement le long de la surface intérieure du tube 7, sans frottement de glisse- ment. Lorsque le cône d'élargissement 4,entrainé par le mandrin 2, a avancé assez loin à l'intérieur du tube et que le collet désiré a été formé, le mandrin cesse d'avancer et commence à reculer, ce qui éloigne le cône d'élargissement 4 du collet 9. Cette phase de l'opération est illustrée sur la figure 3. Comme représenté, on place une tête auxiliaire 10 sur le cône d'élargissement 4, l'angle de conicité de la tête auxiliaire étant plus grand que celui du cône d'élargissement 4. La partie de la surface de travail 11 de la tête auxiliaire 10 qui est pressée contée le collet 9 est sensiblement perpendicu- laire à la direction longitudinale du tube. Aucune autre condition n'est imposée à la tête auxiliaire, ce qui si- gnifie qu'elle peut d'autre part être conçue presque de forme quelconque. La figure 4 illustre une phase de l'opération dans laquelle le mandrin 2 a avancé à nouveau vers le tube 7. La tête auxiliaire est pressée contre le collet 9, de manière à l'élargir encore de la même façon que ci-dessus. Lorsque le collet a été repoussé à-un angle de 90 par rapport à l'axe longitudinal du tube, on re- cule à nouveau le mandrin 2. La description ci-dessus se rapporte à un dis- positif dans lequel le mandrin et le cône d'élargisse- ment se déplacent vers le tube. Toutefois, on peut éga- lement concevoir le dispositif de sorte que le cône d'é- largissement est immobile dans la direction axiale du tube tandis que les éléments tenant le tube en position se déplacent vers le cône d'élargissement. Les figures 5 à 8 illustrent différentes formes possibles de la tête auxiliaire. Sur les figures 5 et 6, la tête auxiliaire 10 est constituée par une pièce ad- ditionnelle, présentant une surface de travail 11, qui est placée sur le cône d'élargissement 4. La tête auxi- liaire est tenue en place sur le cône d'élargissement, par frottement, pourvu que les deux pièces soient ajus- tées l'une sur l'autre avec une précision suffisante. Il faut noter que la jonction entre ces deux pièces n'est soumise à aucune force axiale tendant à chasser la tête auxiliaire et est soumise seulement à des forces tangentielles de séparation négligeables, puisque le cône peut tourner librement dans le mandrin 2. La figure 4 représente un cône d'élargissement 4 tronqué. On utili- se ce type de cône pour former des collets sur des tubes de grand diamètre. On utilise des cônes d'élargissement tels que celui de la figure 6 pour former des collets sur des tubes de petit diamètre. Les figures 7 et 8 illustrent un mode de réali- sation important de l'invention. La tête auxiliaire n'est pas nécessairement du type à placer sur le sommet du cône d'élargissement mais elle peut au contraire être un cône d'élargissement différent 12, qui est monté dans le man- 261 16 drin après achèvement du premier stade de l'opération de formage de collet. Ce type de tête auxiliaire 12 peut également être de forme quelconque bien que deux possi- bilités différentes seulement soient représentées sur les figures 7 et 8. Il faut également noter que c'est seulement par commodité que les cônes des figures 5 à 8 sont représentés dans une position horizontale. Comme déjà indiqué, dans une machine réelle de formage de col- let, les cônes sont placés dans une position telle que la surface de travail 11 est sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du tube 7 sur lequel on veut former le collet. Les tubes à former en collet peuvent être en divers métaux. Les matières les plus couramment utilisées pour les tuyauteries hydrauliques sont l'acier, par exemple St 37, et l'acier inoxydable austénitique, par exemple AISI 316. La condition principale est que la ma- tière doit permettre le formage à froid et la flexion du tube. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la portée de la présente invention. Par exemple, l'angle du collet formé au premier stade n'a pas une grande impor- tance. L'idée principale est de former un collet ayant un angle différent de 0 , pour permettre d'élargir et de ra- battre ensuite l'extrémité du tube à l'angle final de , ce qui ne peut pas être effectué directement sur un tube droit, avec ce type de machine de formage de collet. 2612Z816 Revendications 1. Procédé pour former l'extrémité d'un tube métallique en un collet (9) sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube, caractérisé en ce que l'opé- ration d'élargissement de l'extrémité de tube (7), de manière à produire un collet perpendiculaire à l'axe lon- gitudinal du tube, est effectuée en deux stades ou davan- tage. 2. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que l'opération d'élargissement est effec- tuée en deux stades, le premier stade consistant à élar- gir l'extrémité de tube (7) à un angle de 35 à 40 par un procédé connu en lui-même,tandis que dans le deuxième stade l'extrémité de tube (7) est encore élargie jusqu'à un angle de 90 environ par rapport à l'axe longitudinal du tube. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube est formé en collet, au premier stade, au moyend'un dispositif connu en lui-même et utilisant un cône d'élargissement (4), après quoi on place une tête auxiliaire (10) au sommet du cône ou bien on remplace le cône par une tête d'élargissement diffé- rente (12), puis on effectue le deuxième stade de l'opé- ration d'élargissement. 4. Dispositif de formage de l'extrémité d'un tube métallique (7) pour produire un collet (9) sensible- ment perpendiculaire à la direction longitudinale du tube par le procédé de la revendication 1, comprenant un bâti (1), un mandrin (2) fixé au bâti par l'intermédiaire d'un axe et entraîné en rotation par un actionneur incorporé dans le dispositif, le mandrin étant disposé de sorte qu'il reste toujours aligné avec la partie du tube sur laquelle on veut former le collet et recevant un cône d'élargissement (4) pour élargir et rabattre l'extrémité du tube, de 0 jusqu'à un angle qui dépend de l'angle de conicité du cône et de l'angle défini entre l'axe (5) du cône et la direction longitudinale du tube, le cône étant monté de façon excentrée et en rotation libre sur l'ex- trémité du mandrin qui est dirigée à l'opposé du bâti de sorte que la direction axiale du cône (4) diffère de celle du tube (7), et des mâchoires (8) pour tenir le tube pendant l'opération de formage de collet de sorte que l'ex- trémité de tube à former en collet est rapprochée du cône d'élargissement (4), le dispositif comportant des moyens de réglage de la distance entre l'extrémité de tube (7) et le cône (4), caractérisé en ce qu'on utilise une tête auxiliaire (10,12) de forme conique pour élargir et ra- battre l'extrémité de tube en un collet (9) sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube, ladite tête auxiliaire étant montée dans le dispositif après évase- ment de l'extrémité de tube à un angle différent de 0 par rapport à la direction longitudinale du tube, la tête é- tant prévue de sorte que sa surface de travail (11), lors- qu'elle est pressée contre l'extrémité de tube, est sensi- blement perpendiculaire à la direction longitudinale du tube. 5. Dispositif suivant la revendication 4, ca- ractérisé en ce que la tête auxiliaire (10) est conçue de sorte qu'elle peut être montée sur le sommet du cône d'é- largissement (4), la surface intérieure de la tête auxi- liaire ayant sensiblement la même forme que la surface extérieure du cône d'élargissement, de sorte que la tête auxiliaire (10) est maintenue en place par frottement. 6. Dispositif suivant la revendication 4, carac- térisé en ce que la tête auxiliaire (12) est constituée d'un cône d'élargissement différent qui est monté à la place du cône précédent (4) après évasement de l'extré- mité de tube (7) à un angle différent de 0 par rapport à la direction longitudinale du tube.