Brevet FR2652523A1 — publié le 19910405

La présente invention concerne l'assemb ] age de deux pièces tubulaires en matériau de dureté différente et notamment de deux é ] éments d'une ligne d échappement. Les lignes d echappement de véhicule automobile sont soumises non seulement à des vibrations importantes, mais également à des successions de chauffage, à des températures élevées, et de refroi dissement qui fatiguent la matière qui les constitue. Ces lignes comportent un certain nombre d'éléments, tls que silencieux, conduits ou autres, qui sont habituellement assemblés les uns aux autres par soudage. Or il est bien connu que le soudage altère le matériau dans la zone de soudure et le rend fragile et sensible à la corrosion. Chacune des zones d'assemblage constitue donc une zone affaiblie, qui dans Les conditions d'utilisation des lignes d échappement présente un risque de perte d'étanchéité et même souvent de rupture. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé d'assem- b3 age qui permette de'relier entre elles deux pièces tubulaires sans altérer le matériau qui les constitue. Cette invention a en effet pour objet un procédé de sertissage selon lequel on forme d'abord sur la pièce de plus grande dureté dans la zone prévue pour la liaison une surface rugueuse et agressive, puis S on emboîte les deux pièces coaxialement et on déforme au moins l'une d'elles pour les mettre en contact étroit, puis imprimer dans la pièce la plus tendre les parties proéminentes de la surface rugueuse de la pièce la plus dure, ce qui crée une liaison permanente entre les deux pièces. Selon une autre caractéristique de l in- vention la surface rugueuse formée sur la pièce la plus dure a une forme annulaire et la déformation est obtenue par un effort exercé concentriquement à cet anneau. Selon une autre caractéristique de l in- vention les deux pièces sont en outre déformées simultanément pour constituer au moins une portée conique dans la zone de liaison ou à proximité de cette dernière. De préférence l'assemblage comporte deux portées coniques dirigées en sens inverse. La description ci-dessous de modes de mise en oeuvre, donnés à titre d'exemple non limitatif et illustrés aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur les dessins La figure 1 est une. vue partielle, en coupe longitudinale, d'un assemblage réalisé selon le procédé de l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues de coté montrant la surface rugueuse de la pièce mâle, selon deux modes de réalisation. Les figures 4, 5 et 6 sont des vues partielles en coupe longitudinales des deux pièces à assembler, au cours de phases successives du procédé. Les figures 7 et 8 sont des vues analogues aux Fig.5 et 6 d'une variante de mise en oeuvre du procédé. La figure 9 est une vue analogue à la Fig.4 d'un assemblage entre deux pièces dont La plus dure est la pièce femelle. Les figures 10 et Il sont des vues analogues à la Fig.1 de variantes de réalisation de l'assem- blagua. Les figures 12 et 13 sont des vues par tielles, en coupe longitudinale, de pièces à assembler au cours de la déformation de marquage. Les figures 14 et 15 sont des vues partielles en coupe longitudinale. illustrant la phase de déformation d'une autre variante de mise en oeuvre. La Fig.1 illustre, par une vue partielle en coupe longitudinaler l'asssemblage de l'extrémité tubulaire 1 d'une canalisation, ou analogue, dans l'orifice 2 d'un élément de ligne d'échappement, tel qu'un collecteur d'échappement ou un silencieux, 4. L'orifice 2 est entouré par un manchon 6 qui a, comme le tube 1, une section droite cylindrique, et le tube 1 est emboîté à l'intérieur de ce manchon. Les deux organes sont étroitement appliqués l'un sur l'autre et comportent. dans la zone de liaison une portion de plus faible diamètre 8 entre deux portions tronconiques en sens inverse, respectivement 10 et 12. Au moins dans la zone 8 les matériaux qui constituent le tube et le manchon sont imprimés l'un dans l'autre, ou marqués, ce qui leur assure une liaison permanente. Le sertissage entre le tube 1 et le manchon 6 est en fait effectué entre deux pièces réalisées en des matériaux de dureté différente. En effet, selon l'invention, la pièce de plus grande dureté, par exemple le tube mâle 1 dans le mode de réalisation de la Fig.1, est tout d'abord traitée de façon à présenter dans la zone 14 de la future liaison une surface rugueuse et agressive. On imprime donc d'abord dans la face externe de ce tube un marquage s'étendant sur une portion annulaire du tube. Le dessin de ce marquage peut être un moletage croisé 15 (Fig.2), des stries hélicoïdales 16 (Fig.3)1 ou tout autre dessin comportant des stries inclinées à la fois par rapport à la direction axiale du tube et par rapport à sa circonférence. Le tube ainsi marqué, c'est-à-dire en fait la pièce mâle de l'assemblage, est alors emboîté coaxialement dans la pièce femelle 6, dans la position qu'elles devront occuper dans l'assemblage terminé (Fig.4). Après quoi une pression est exercée sur l'une au moins des pièces constituées par le tube 1 et le manchon 6 de manière à d'abord appliquer ces deux pièces l'une contre l'autre, puis imprimer les reliefs proéminents, ou dents, du marquage du tube 1, dans la matière du manchon 6 qui est plus tendre. Comme le montrent les flèches des Fig.5 et 6, un effort d'expansion est exercé depuis l'intérieur du tube 1 sur toute sa surface interne 3 de façon à le repousser contre la face interne 5 du manchon 6 et à faire pénêtrer les stries du marquage 15 ou 16 dans le matériau de cette face interne. La portion du tube 1 qui porte la surface rugueuse 14 est légèrement déformée et élargie pour pénêtrer ainsi dans le manchon 6 mais la liaison obtenue est permanente, la forme même des stries et leur inclinaison assurant à la fois une bonne tenue en torsion et une bonne tenue axiale. La liaison ne peut être démontée sans être totalement détruite. Bien entendu l'impression des reliefs de la zone de marquage 14 du tube 1 dans le manchon 6 peut également être obtenue en exerçant un effort circonférentiel sur la face extérieure de ce manchon, comme le montre les Fig.7 et 8 Dans ce cas, la paroi du manchon 6 est repoussée radialement vers le tube 1 et est déformée pour s'enfoncer sur les stries 15 ou 16 de la surface 14, mais la liaison s'effectue de la même manière que précédemment, par marquage ou impression de la surface interne 5 du manchon 6 par les reliefs de la surface externe 14 du tube 1. Les deux tubes étant cylindriques et ayant été préalablement disposés de manière rigoureusement coaxiale, l'effort qui est exercé de manière régulière sur la face interne 3 du tube 1 ou sur la face externe 7 du manchon 6r assure une liaison uniforme et sûre. Bien entendu un assemblage analogue peut être obtenu entre un manchon 26 en un matériau dur et un tube 21 en matériau plus tendre (Fig.9). Dans ce cas une zone de liaison rugueuse 24 est formée sur la surface interne 25 du manchon 26 et après emboîtement des deux pièces une pression est exercée soit sur la face interne 20 du tube 21 r soit sur la face externe 27 du manchon 26. Cette pression imprime les reliefs de la zone rugueuse 24 dans le matériau tendre du tube 21 jusqu à l'obtention d'une liaison permanente. Pour renforcer la liaison vis-à-vis des sollicitations mécaniques et surtout améliorer l'étanchéité de l'assemblager on fait de préférence subir aux deux pièces ainsi reliées une déformation pour constituer au moins une portée de forme sensiblement tronconique. De préférence comme représenté sur les Fig.1, 10 et 11, la déformation est réalisée de telle manière que les deux pièces comportent deux portées de forme sensiblement tronconique dirigées en sens inverse. La Fiv. 10 montre par exemple un assemblage entre deux portions de tube 31 et 36 qui sont reliés entre eux dans une zone de liaison 38 par le marquage de l'une des pièces par les stries de l'autre. Sur cette figure la zone de liaison 38 a un diamètre légèrement supérieur à celui des tubes initiaux 31 et 36 tout en étant également cylindrique. De part et d'autre de la zone 38 sont formés deux troncs de cône, respectivement 32 et 34, qui sont dirigés en sens inverse de façon à relier la zone 38 aux tubes 31 et 36. Les troncs de cône 32 et 34 sont formés par deux parois lisses qui sont simplement étroitement en contact l'une contre l'autre, la portion striée étant limitée à la surface cylindrique 38. Il apparaitra clairement que l'un au moins des troncs de cône peut être formé dans la zone de liaison rugueuse, ou de marquage, comme représenté en 12 sur la Fig.1, l'étendue axiale de la surface rugueuse étant choisie en conséquence. De même la zone de liaison cylindrique peut, comme représenté sur la Fig.1, être en retrait par rapport au diamètre. initial des pièces, de sorte qu'elle correspond aux petites bases des troncs de cône adjacents 10 et 12. Selon une autre variante de réalisation, deux tubes 41 et 46 d'abord assemblés entre eux par une zone de marquage 42, sont soumis, de la même manière que les tubes 31 et 36 r à une opération de déformation simultanée de façon à donner à leurs parois la forme de deux troncs de cône en sens inverse directement adjacents. Dans ce mode de réalisation en effet les parois assemblées des tubes 41 et 46 sont déformées de façon à être rétrécies dans la zone d'assemblage et à constituer deux troncs de cône qui se succèdent et dont l'un est constitué par la zone de liaison assemblée par marquage 42. Le second cône 44 peut également être formé au moins en partie dans la zone de liaison ou, comme représenté, être formé dans la partie voisine des deux tubes.Dans tous les cas la présence d'une ou de deux portées coniques renforce l'efficacité de l'assemblage en ce qui concerne à la fois sa résistance mécanique et son étanchéité. Le procédé de l'invention est tout particulièrement adapté à l'assemblage entre elles de deux pièces ayant des parois minces, ces deux pièces ayant une même épaisseur de paroi ou des parois d'épaisseur légèrement différente. L'effort radial de déformation destiné à provoquer le marquage de la pièce la plus tendre peut alors être exercé sur la pièce interne ou la pièce externe pendant que l'autre pièce est immobilisée. Par exemple, l'assemblage entre le tube 1 et le manchon 6 de la Fig.1 est obtenu, (Fig.12) en introduisant à l'intérieur du tube 1 un noyau cylindrique 50 ayant un diamètre extérieur analogue au diamètre intérieur de ce tube et constituant ainsi un support pour ce dernier.Le manchon 6 est alors soumis à un effort radial s'exerçant sur toute la circonférence de sa surface extérieure 7 au moyen d'un mandrin de serrage 52 qui rapproche la surface rugueuse 14 de ce manchon 6 du tube 1 et l'imprime dans la surface extérieure de ce dernier Selon une variante illustrée sur la Fig.13, le manchon 6 est placé à l'intérieur d'un support cylindrique 54 et un manchon expansible 56 est introduit à l'intérieur du tube 1 pour le déformer radialement vers l'extérieur et serrer sa surface externe contre les reliefs de la surface rugueuse 14 du manchon 6 jusqu a l'impression de ces reliefs dans le matériau du tube 1. Bien entendu la pièce déformée peut être la pièce la plus dure ou la pièce la plus tendre, lorsque les deux pièces sont minces et ont des épaisseurs égales ou voisines. Dans tous les cas une seule des pièces est déformée lors de l'opération de marquage. En conséquence lorsque l'assemblage doit être effectué entre une pièce mince et une pièce relativement épaisse et surtout présentant une résistance importante à 1 'écrasement, l'effort radial de sertissage est exercé sur la pièce mince et il n'est pas nécessaire d'utiliser un organe de support pour l'autre pièce.Par exemple lorsque, comme représenté sur les Fig.14 et 15, l'assemblage doit etre réalisé entre un tube interne 60 ayant une paroi épaisse et un tube externe 61 ayant une paroi mince, le marquage initial est effectué sur la pièce en matériau le plus dur mais l'effort de déformation radiale assurant la liaison mécanique, c est-à-dire le marquage de la pièce la plus tendre, est exercé sur la surface externe 63 du tube à paroi mince 61 sans nécessiter l'utilisation d'un organe de support à l'intérieur du tube épais et résistant 60. De la meme manière lors de l'assemblage d'un tube épais et résistant 64 sur un manchon 66 ayant une paroi mince, la déformation radiale de marquage est obtenue au moyen d'un mandrin expansible, ou d'un outil analogue, qui déforme le manchon 66 et l appli- que contre le tube 64, ce dernier -résistant à l écra- sement du fait de ses seules propriétés mécaniques. Il est ainsi possible de sertir l'un sur l'autre deux organes tubulaires en ayant accés simplement à l in- térieur ou à l'extérieur de l'un d'eux. Il est donc possible, avec un tel procédé de sertissage, d'assembler des organes très divers ayant une forme tubulaire, ou comportant au moins une portion tubulaire, sans altérer le matériau qui les constitue et sans créer le moindre affaiblissement de leur résistance. Diverses autres modifications peuvent bien entendu être apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de sertissage des extrémités tubulaires de deux pièces en matériau de dureté différente dont l'une au moins a une paroi mince, et notamment de deux éléments d'une ligne d'échappement, caractérisé en ce qu'on forme, sur la pièce (1, 21) de plus grande dureté r dans la zone de la liaison prévue, une surface (14) rugueuse et agressive par marquage, on emboîte coaxialement les deux pièces (1, 6, 21, 26) l'une dans l'autre et on déforme l'une au moins de ces pièces pour les mettre en contact étroit puis imprimer dans la pièce la plus tendre (6, 26) les parties proéminentes (16, 15) de la surface rugueuse (14) de la pièce la plus dure, ce qui crée une liaison permanente entre les deux pièces. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface rugueuse (14) est formée sur une portion annulaire de la surface de la pièce la plus dure (îr 21). 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la déformation de marquage de la pièce la plus tendre est une déformation mécanique exercée radialement sur toute la circonférence de l'une des pièces tubulaires. 4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on déforme ensemble les deux pièces reliées par le marquage pour former dans leurs parois assemblées au moins une portée tronconique (10,12-42,44). 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on forme dans les deux pièces réunies deux portées coniques en sens inverse (10,1242,44). 6. Procédé suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que chaque portée conique (10,12-42,44) est située dans la zone de liaison (8,38,42) des deux pièces ou adjacente à cette zone. 7. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux pièces (1,6-21,26) ayant des parois minces, l'une d elles est immobilisée par un support pendant que l'autre est déformée en vue du marquage de la pièce la plus tendre. 8. procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux pièces (60,6166,64) ayant des parois d'épaisseur différente, la pièce la plus épaisse et la plus résistante joue le rôle de support pendant la déformation radiale de la pièce à paroi mince. 10. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface rugueuse (14) de la pièce la plus dure est constituée par un marquage comportant des stries inclinées par rapport au plan axial du tube et par rapport à sa circonférence. 11. Procédé suivant l une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface rugueuse (14) comporte des stries hélicoïdales (16). 12. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la surface rugueuse (14) comporte un moletage croisé (15).