Brevet FR2677277A1 — publié le 19921211

CAGE A PLIER DES BORDS D'UN TRAIN DE FORMAGE DES TUBES La présente invention concerne la production de tubes par soudage électrique sur des trains de soudage électrique à tubes et a notamment pour objet une cage à plier des bords d'un train de formage des tubes. La présente invention peut être utilisée pour le formage des bords d'une ébauche d'un tube à joint rectiligne dans une ligne d'un train de formage continu des tubes. Il est plus efficace d'appliquer la présente invention à la production de tubes à soudure électrique rectiligne à partir des aciers au carbone et des aciers faiblement alliés, dont le diamètre est de 51 à 530 mm et l'épaisseur de la paroi est de 1 à 20 rm, tubes qui trouvent l'emploi dans les constructions mécaniques, le bâtiment et la construction et la pose des conduites pour de différents objectifs. On connaît une cage à plier des bords d'un train de formage des tubes (SU, A, 721141) comportant un bâti avec deux corps dans chacun desquels est montée une chape orientable portant un couple de cylindres de formage qui forment une cannelure, des mécanismes de pression et des galets d'appui Les axes de cylindres de formage sont fixés rigidement dans la chape. La cage est munie de coussinets logés sur le bâti et emboîtant les parties supérieure et inférieure de chaque corps La chape est constituée par un cylindre monté de façon qu'il puisse tourner autour de l'axe Les cylindres de formage sont montés dans la chape de sorte que l'axe longitudinal de la cannelure coïncide avec l'axe de rotation de la chape. Pendant qu'une ébauche d'un tube passe à travers des cannelures formées par chaque couple de cylindres de formage, ses bords sont formés à un angle imposé. L'épaisseur de la paroi d'une bande utilisée pour la production des tubes par soudage électrique varie dans les limites de la tolérance suivant la longueur et la largeur de la bande. Pendant le pliage et le serrage des bords d'une bande formée dans les cannelures, dont la constante est assurée par la fixation rigide des axes des cylindres qui forment ces cannelures, les valeurs de la déformation des bords seront différentes, ce qui aboutira à l'instabilité du processus de formage et baisse la qualité des tubes fabriqués. On connaît une cage à plier des bords d'un train de formage des tubes (SU, A, 889183) comprenant -un bâti dans lequel sont montés un cylindre d'entraînement et de formage inférieur et deux molettes de formage supérieures ayant la possibilité de se déplacer dans les sens horizontal et vertical. Les déplacements dans les sens susmentionnés sont effectués à l'aide des vis de pression montées sur le bâti et liées aux appuis de chacune des molettes. Avant d'engager une bande dans la cage, on la règle à l'aide des vis de pression de façon que les cannelures formées par le cylindre et les molettes correspondent à l'épaisseur théorique d'une bande à former La constante des cannelures est assurée par la liaison rigide des axes des molettes avec le bâti. Etant donné que l'épaisseur de la bande de départ peut varier dans les limites de la tolérance suivant la longueur et la largeur et que les dimensions des cannelures dans lesquelles les bords formés sont invariables, il est pratiquement impossible d'assurer le serrage des bords avec une force déterminée et l'égalité des valeurs des forces de serrage des deux bords. Cet inconvénient est dû à ce que lors du formage des bords d'une bande dont l'épaisseur est supérieure à celle théorique la force de serrage croit. En cas de formage d'une bande dont l'épaisseur est inférieure à celle théorique cette force diminuera Il convient de noter que tant dans un cas que dans l'autre la qualité du formage baisse. On s'est donc proposé de mettre au point une cage à plier des bords d'un train de formage des tubes dans laquelle la liaison cinématique des molettes avec le bâti assurerait le pliage des bords et leur serrage simultané en épaisseur avec une force déterminée identique pour les deux bords. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'une cage à plier des bords d'un train de formage des tubes comportant un bâti dans lequel sont montés un cylindre d'entraînement et de formage inférieur et deux molettes de formage supérieures, caractérisé, selon l'invention, en ce que chaque molette de formage supérieure est montée de manière qu'elle puisse tourner sur un levier dont une extrémité est articulée au bâti et l'autre extrémité est articulée par l'intermédiaire d'un amortisseur avec un bras d'un filéau articulé sur une poutre transversale montée sur le bâti au-dessus des molettes de formage supérieures de manière qu'il puisse se déplacer verticalement. Le fléau articulé par l'intermédiaire d'un amortisseur avec les leviers portant les molettes de formage supérieures assure le pliage des bords lors de leur formage et le serrage simultané suivant l'épaisseur avec une force imposée identique pour les deux bords On impose la valeur des forces de réduction des bords par la rigidité de l'amortisseur qui assure, en coopération avec le fléau, l'égalité de ces forces pour les deux bords. On l'obtient grâce à ce que les forces qui agissent pendant le processus de formage sur les molettes de formage, sont transmises au bâti par l'intermédiaire des leviers, de l'amortisseur, du fléau, de la poutre transversale et des vis de pression Quand l'épaisseur d'un des bords varie, le levier correspondant tourne d'un angle proportionnel à la valeur de la variation de l'épaisseur de ce bord A ce moment, la longueur de l'amortisseur ainsi que la valeur de sa force élastique varient elles aussi et de ce fait, le fléau tourne dans la direction du plus mince bord d'un angle tel que les couples de force agissant sur le fléau s'équilibrent. Vu que les longueurs des bras du fléau sont toujours égales l'équilibre susmentionné ne peut avoir lieu qu'à l'égalité des efforts agissant du côté des bords sur les molettes de formage Du fait qu'on peut choisir toujours la longueur de l'amortisseur de façon que la valeur de la variation de l'épaisseur des bords soit sensiblement inférieure à sa valeur, la valeur de la force d'application des molettes de formage aux bords ne varie pratiquement pas. Il est avantageux que les centres des articulations des leviers, des amortisseurs et du fléau se trouvent dans un plan vertical transversal passant par l'axe de symétrie de la cage. Grâce à ce que pendant le fonctionnement de la cage, ces éléments se déplacent dans ledit plan, ce mode de réalisation assure la conception simple, ramassée et fiable. De plus, ce mode de réalisation permet d'utiliser les mêmes bâtis qu'on utilise dans les cages connues de n'importe quel train de formage des tubes. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références au dessin non limitatif dans lequel est représenté une cage à plier des bords d'un train de formage des tubes réalisée selon l'invention en coupe transversale. La cage à plier des bords d'un train de formage des tubes réalisée selon l'invention comporte un bâti 1 dans laquelle est monté un cylindre d'entraînement et de formage inférieur 3 sur des coussinets 2 Le cylindre 3 s'appuie sur ces coussinets 2 par l'intermédiaire des roulements 4 Des appuis 5 et des molettes 6 de formage supérieures folles sont montés dans le bâti 1 au-dessus des coussinets 2. Les molettes 6 de formage supérieures folles sont montées avec possibilité de tourner sur des leviers 7, une extrémité de chacun desdits leviers étant articulée avec un appui correspondant 5 et l'autre extrémité étant liée par l'intermédiaire d'un amortisseur 8 à un bras correspondant d'un fléau 9 articulé sur une poutre transversale 10. La poutre 10 est montée sur le bâti 1 au- dessus des molettes de formage 6 supérieures de façon à pouvoir se déplacer verticalement Le déplacement susmentionné est effectué à l'aide des vis 11 de pression liées rigidement à la poutre transversale 10. Les vis de pression il sont déplacées à l'aide d'un organe d'entraînement 12 qui comprend un corps 13 fixé sur le bâti 1, des écrous 14, montés dans le corps 13 de manière qu'ils puissent tourner, des roues tangentes 15, fixées sur les écrous 14, des vis sans fin 16 réalisées en une seule pièce avec un arbre 17 et un volant 18 fixé sur l'arbre 17 Le volant 18 peut être remplacé par une commande électrique (non représentée sur le dessin). Chaque amortisseur 8 comprend un corps 19 articulé avec un bras correspondant du fléau 9, une tige 20 articulée avec le levier 7, un élément élastique 21 et un écrou 22. L'élément élastique 21 peut être constitué par un ressort en spirale (non représenté sur le dessin) ou bien par un jeu de ressorts à plateaux 23. Du fait que pendant le foncticnnement, les déformations de l'élément élastique 21 ne sont pas importantes et les forces qui provoquent ces déformations peuvent atteindre des valeurs considérables, il est plus avantageux d'utiliser un jeu de ressorts à plateaux 23 en tant qu'élément élastique 23. Les paramètres, les dimensions, le schéma d'assemblage et le nombre de ressorts 23 à plateaux dans un jeu doivent être choisis de façon que la variation de l'épaisseur des bords dans les limites de la tolérance ne provoquent pas de variations sensibles de la force de réduction. Les centres 1 ' 02 ' 03 et 04 des articulations des leviers 7, des amortisseurs 8 et du fléau 9 respectivement peuvent se trouver dans un plan vertical transversal passant par l'axe de symétrie A-A de la cage. Ce mode de disposition des leviers 7, des amortisseurs 8 et du fléau 9 assure la conception simple, ramassée et fiable de la cage. Le réglage de la cage à plier des bords d'un train de formage des tubes est réalisé de la manière suivante. En tournant le volant 18 dans un sens correspondant, on lève les leviers 7 On engage une bande à former dans l'espacement entre le cylindre d'entraînement et le formage 2 et les molettes 6 de formage supérieures Ensuite, on tourne le volant 18 dans le sens inverse, on descend les leviers 7 jusqu'à ce que les molettes 6 appliquent les bords de la bande à former contre le cylindre de formage 2 avec une force déterminée qui assure la qualité du formage La valeur de cette force est déterminée par le calcul pu par une voie expérimentale d'après les résultats du formage. Pour estimer que le serrage est réalisé avec une force requise, on peut mesurer la distance entre le plan 24 du corps 19 de l'amortisseur 8 et le plan 25 de sa tige 20 c'est-à-dire, on peut le déterminer d'après la valeur de la déformation de l'élément élastique 21. La cage à plier des bords d'un train de formage des tubes fonctionne de la manière suivante. On met en marche l'organe d'entraînement du cylindre de formage inférieur 3, une bande à former est entraînée en mouvement, ses bords passent à travers le foyer de déformation formé par le cylindre de formage inférieur 3 et les molettes de formage supérieures 6 et est formée à un angle imposé et suivant un rayon prescrit A ce moment, les bords de la bande se trouvent serrés entre le cylindre de formage inférieur 3 et les molettes de formage supérieures 6 par la force créée par les éléments élastiques 21. Pendant le formage, l'épaisseur de la paroi d'une bande à former peut varier sans les limites de la tolérance et provoquer la variation de la force de serrage des bords. Cependant, grâce à un nombre de ressorts 23 à plateaux constituant l'élément élastique 21 et à un schéma de leur assemblage, choisis d'une manière convenable, cette variation sera tellement faible qu'on peut la négliger et estimer la force de serrage des bords comme valeur constante pour cette dimension type de la bande. Si les épaisseurs des bords de la bande à former diffèrent, le fléau 9 tourne dans le sens du plus mince bord par rapport au centre 1 jusqu'à ce que les valeurs des forces de réduction des deux bords s'égalisent. Ainsi la cage revendiquée assure, lors du formage, le serrage des bords d'une bande avec une force déterminée dont les valeurs sont identiques pour les deux bords, permet d'élever la qualité de l'ébauche d'un tube et d'augmenter le rendement des tubes d'une qualité désirée. Grâce aux éléments élastiques 21, on supprime les charges dynamiques élevées sur les appuis de l'outil de formage et les vis de pression 11 au moment du passage des joints transversaux de la bande On améliore ainsi les caractéristiques dynamiques et les performances d'utilisation du train. En outre, la conception revendiquée de la cage est caractérisée par de larges possibilités technologiques du fait qu'elle permet de former, pour un même diamètre des tubes avec une bonne qualité, les bords en cas de fabrication de tubes, les épaisseurs des parois desquels diffèrent sans transbordement ni réglage supplémentaire de l'outil de formage ainsi qu'à partir d'une bande dont l'épaisseur varie dans de larges plages. L'utilisation de l'invention revendiquée permet d'obtenir les avantages suivants: On élève la qualité du formage des bords d'une ébauche d'un tube (le rapport entre le rayon du profil de travail de l'outil de formage et le rayon du bord est au moins de 0,25 à 0,98 et la non parallélité des faces en bout des bords est de 3 à 4 degrés au maximum tandis que dans les cages connues le rapport entre le rayon du profil de travail de l'outil de formage est de 0,6 à 0,8 au maximum et la non parallélité des faces en bout est de 10 à 20 degrés); on diminue de 30 à 40 % la puissance nécessaire au formage d'une ébauche d'un tube dans des cannelures fermées d'un train; on élève la durée de vie de l'outil de formage de 50 à 60 % grâce à ce qu'on a supprimé les charges de choc au moment du passage des joints transversaux sur la bande; on assure la bonne qualité du formage des bords d'une ébauche d'un tube à partir d'une bande, dont l'épaisseur varie dans les limites de + 10 %. REVENDICATIONS 1 Cage à plier des bords d'un train de formage des tubes comportant un bâti ( 1) dans lequel sont montés un cylindre de formage et d'entraînement inférieur ( 3) et deux molettes de formage supérieures ( 6), caractérisée en ce que chaque molette de formage supérieure ( 6) est montée avec possibilité de tourner sur un levier ( 7), dont une extrémité est articulée avec le bâti ( 1) et l'autre extrémité est articulée par l'intermédiaire d'un amortisseur 8 avec un bras d'un fléau ( 9) articulé sur une poutre transversale ( 10) montée sur le bâti ( 1) au-dessus des molettes de formage supérieures ( 6) de manière qu'il puisse se déplacer verticalement. 2 Cage à plier des bords selon la revendication 1, caractérisée en ce que les centres (Olé 02, 03 et 04) des articulations des leviers ( 7) des amortisseurs ( 8) et du fléau ( 9) se trouvent dans un plan vertical transversal passant par l'axe de symétrie (A-A) de la cage.