Brevet FR2616691A1 — publié le 19881223

PIOCEDE DE FABRICATION DE TUBES 00 XTUIS METALLIQUES2 DISPOSITIF POUR SA MISE Il OKUVIE ET PRODUITS MISI OBTENUS L'invention se rapporte à un procédé de fabrication de tubes ou d'étuis métalliques par poussée d'une ébauche creuse entre un mandrin et une filière, à un dispositif pour sa mise en oeuvre et aux produits ainsi obtenus. Dans l'étirage classique des tubes ou étuis une ébauche tubulaire creuse est étirée à travers l'interstice compris entre un poinçon axial et une (ou plusieurs) filière(s? extérieure(s) de manière à réduire l'épaisseur de la paroi. Cette méthode est applicable aussi bien à la production de tubes (ouverts aux 2 bouts) que d'étuis (forme tubulaire fermée à l'une de ses extrémités). Cependant, la réduction d'épaisseur possible en une seule passe est limite par l'état des contraintes subies par la matière réformée au niveau de chaque filière; en effet, la contrainte principale étant une contrainte de traction, les défauts superficiels ou internes y sont allongés dans le sens axial et deviennent des sources de rupture prématurée du tube ou de l'étui en cours de formation. La demanderesse a cherché à résoudre le problème en utilisant selon l'invention, un procédé dans lequel l'ébauche creuse à déformer est placée autour (ou au bout) d'un mandrin mobile en translation à travers une (ou plusieurs) filière(s), puis l'ébauche est poussée à l'aide d'un dispositif élastique au travers de l'intervalle situé entre le mandrin et la (ou les) filière(s), où elle subit une réduction d'épaisseur et un allongement de ses parois latérales. Dans ce procédé, la section transversale de l'ébauche creuse est de préférence sensiblement égale (à un faible jeu près) à la section transversale du mandrin et la rigidité du dispositif élastique est tellequ'au moins, dans lå.zone située en amont d'au moins une des filières, par rapport au sens d'avance du mandrin, le mandrin avance plus vite que l'ébauche. Du fait du coefficient de frottement à l'interface mandrin-ébauche, il en résulte un effet d'entratnement de l'ébauche, qui s'ajoute à la poussée exercée par le dispositif élastique; ceci permet le formage du tube ou de l'étui sans déformation permanente rédhibitoire du corps de celui-ci à l'amont de la (ou des) filière(s). A l'amont des filières, la surface externe de l'ébauche creuse est en effet libre (absence de conteneur). Le dispositif élastique de poussée est constituée par tout ensemble mécanique élastique tels que ressort(s), empilage de ressorts, manchon en élastomère, etc... mais est, de préférence, constitué par un vérin hydraulique. Celui-ci comporte un piston annulaire situé autour du mandrin central et en contact avec lui, qui détermine dans un corps du vérin externe une- chambre de pression amont et une chambre de pression aval; ces chambres sont reliées par des tuyauteries et par une vanne à débit réglable. Le corps du vérin hydraulique est solidaire du mandrin axial et se déplace avec lui. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de réalisation décrit ci-après La figure 1 représente une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention, à gauche avant déòrmation, à droite après déformation. La figure 2 représente une vue en coupe axiale du vérin utilisé. Le dispositif selon l'invention comporte un mandrin axial 1 et une filière 2; ltébauche creuse 4 située autour du mandrin, est poussée par une bague de poussée 3 qui s'appuie contre le pied 7 du vérin 6. La tête du vérin formant piston délimite dans le cylindre ou corps du vérin 5 une chambre de pression amont 9 et une chambre de pression aval 10, lesquelles sont reliées par une vanne réglable 11. L'ensemble du corps du vérin 5, du mandrin 1 et du piston du vérin 6 est solidaire du plateau d'une -presse (non représenté). Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Le vérin étant dans sa position avant (partie gauche, fig. 1), on régle le débit de la vanne réglable 11. L'avance de l'ensemble étant assuré par le plateau de la presse, lorsque l'ébauche du tube 4 arrive en contact des parois de la filière 2, le piston 8 comprime le liquide de la chambre amont 9 qui s'coule vers la chambre aval 10. Il en résulte que le mandrin 1 avance plus vite que la surface intérieure du tube 4, au moins dans la partie située A l'amont du col de la filière 2. La force qui s'exerce sur la bague de poussée 3 et sur l'ébauche du tube 4 est à chaque instant égale à pression amont 9 - pression aval 10) zx aire de la section transversale de la tête de piston 8. Cette force est contrôlée et maintenue inférieure à la force de flambage de l'ébauche 4. Lorsque l'ébauche 4 est entièrement passée à travers la filière, on obtient le tube fini 12. Sur la figure 2, on trouve le mandrin 1 fixé sur son porte-mandrin 13 par l'intermédiaire d'une vis de blocage 21 et d'une chemise intérieure 14. Le porte-mandrin est lui-même fixé sur le plateau d'une presse (non représentée). Sur la chemise intérieure est fixé par l'inteadiaire de boulons 18 le corps du vérin 5. Celui-ci comporte les ouvertures 19 et 20 d'accès respectifs aux chambres de pression amont 9 et aval 10. Le vérin proprement dit 6 coulisse entre 14 et 5 et colporte une tête 8 munie de joints 15 et un pied 7 de poussée. Le corps du vérin est fermé par le guide-avant 17, boulonné sur celui là. Des exemples de réalisation de tubes et étuis sont donnés ci-après. EXEMPTE 1 Fabrication d'un tube mince en alliage d'Al 3004, état H19. Un tube de diamètre extérieur ss 67,10 mm et d'épaisseur égale à 0,33 mm de 50 mm de long en alliage 3004 état H19 a été placé sur le mandrin fi 65,76 = et étiré en un tube / extérieur de 66,24 mm. Ces essais ont été effectués dans les conditions suivantes: vitesse d'avance du mandrin: lm/sec rugosité de surface du mandrin: Ra - 0,2 pm lubrification mandrin: sans lubrification intentionnelle filière: émulsion "Nalco" à 3Z en volume. EXEMPLE 2 Fabrication d'un étui en 3004 1119. Un étui de diamètre extérieur 67,10 mm, d'épaisseur 0,343 mm et de longueur 60 mm a été placé sur le même mandrin d 65,76 et a été étiré au diamètre extérieur 65,95 soit 72Z de réduction en une seule passe, dans les mêmes conditions que pour l'exemple précédent. Cette réduction est supérieure à celle que l'on connatt lors de l'étirage classique et qui est voisine de 60%. Le procédé selon l'invention possède sur l'étirage classique les avantages suivants: - état de contraintes compressives au niveau du col de la filière; ceci permet aux défauts superficiels ou internes de se reboucher, au moins partiellement en cours de déformation. Ainsi le marquage d'une lettre, gravée en creux à la surface extérieure de l'ébauche se rebouche complètement au niveau du tube obtenu. - gain de métal par suite de l'unitilité d'une soie ou d'un collet rabattu pour l'étirage du tube. - meilleur état de surface final - meilleure santé interne Bien que la description et les exemples s'appliquent à des pièces de section droite circulaire, la méthode est utilisable pour des sections droites de forme quelconque (polygonale, ovale, etc...). IEVEMDICaTIONS 1. Procédé de fabrication de tubes ou étuis métalliques à l'aide d'un mandrin entouré d'une (ou plusieurs) filière(s) caractérisé en ce que l'ébauche creuse, située autour (ou au bout) du mandrin est poussée à travers l'interstice entre le mandrin et la (ou les) filière 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la section transversale de l'ébauche creuse est légèrement supérieure à la section transversale du mandrin. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse d'avance du mandrin est supérieure à la vitesse d'avance de l'ébauche à l'amont d'au moins un col de filière. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la poussée exercée sur l'ébauche est contrôlée et reste constamment inférieure à sa force de flambage. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le dispositif élastique est constitué par un ou plusieurs ressorts. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 4 caractérisé en ce que le dispositif élastique est constitué par un manchon en élastomère. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le dispositif classique est constitué par un vérin hydraulique à piston annulaire, dont les chambres amont et aval sont relises par des tubulures et une vanne à débit réglable. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le corps du vérin et le mandrin se ddplacent simultanément et à la même vitesse.