Brevet FR2744137A1 — publié le 19970801

i L'invention concerne l'utilisation d'un acier inoxydable ferritique pour la fabrication par hydrofor- mage d'un soufflet déformable élastiquement et le souf- flet obtenu. Dans certains secteurs de la construction mécani- que et en particulier dans le secteur de la construction automobile, il est connu d'utiliser des organes déforma- bles élastiquement de forme sensiblement tubulaire, appe- lés soufflets et comportant des ondes s'étendant parallè- lement les unes aux autres dans des plans sensiblement perpendiculaires à l'axe du soufflet. De tels soufflets qui sont utilisés par exemple pour transmettre ou absorber des déplacements relatifs entre deux pièces, tout en maintenant une étanchéité aux gaz, sont soumis, pendant leur utilisation, à des solli- citations en flexion, en compression et à des vibrations. De plus, de tels soufflets peuvent être utilisés dans des conditions telles qu'ils se trouvent en contact soit avec un gaz atmosphérique à température ambiante soit avec un flux de gaz chauds ou encore simultanément en contact par leur face externe avec l'air atmosphérique et par leur face interne avec un flux de gaz chaud corro- sif. En particulier, dans certaines applications rela- tives à la construction automobile, le soufflet peut venir en contact avec des gaz d'échappement à haute température provenant d'un moteur. Pour assurer une bonne tenue mécanique et une bonne résistance à la corrosion de soufflets venant en contact avec des gaz chauds tels que des gaz d'échappe- ment d'un moteur, on utilise généralement, pour la réalisation de ces soufflets, un acier inoxydable austé- nitique voire réfractaire ou un alliage à base de nickel. De tels soufflets en acier inoxydable austéniti- que voire réfractaire ou en alliage à base de nickel peu- vent être réalisés par hydroformage ou formage mécanique, comme il est indiqué par exemple dans le FR-A-2.703.124 qui est relatif à un soufflet dont les ondes comportent deux flancs raccordés entre eux et à des flancs d'ondes voisines par des portions en forme d'arcs-de-cercle; les flancs qui sont symétriques par rapport à un plan perpen- diculaire à l'axe du soufflet comportent au moins deux portions droites faisant un certain angle et reliées par une portion en forme d'arc-de-cercle. Un tel soufflet qui peut supporter des débatte- ments axiaux et angulaires relativement importants assure une atténuation des vibrations dues au passage d'un écou- lement gazeux et limite les émissions acoustiques en service. Cependant, l'utilisation d'aciers inoxydables austénitiques voire réfractaires ou d'alliages à base de nickel pour la réalisation des soufflets présente cer- tains inconvénients en ce qui concerne la mise en oeuvre des soufflets et leur prix de revient. En effet, les aciers inoxydables austénitiques voire réfractaires ou les alliages à base de nickel possèdent un coefficient de dilatation très différent du coefficient de dilatation des aciers de construction utilisés pour la réalisation des pièces qui sont assem- blées avec le soufflet ou associées à celui-ci pour réaliser un mécanisme. Il en résulte des contraintes qui peuvent être importantes et qui sont liées à la dila- tation différentielle du soufflet et des pièces environ- nantes. En outre, du fait de la présence d'une proportion importante de nickel dans le matériau, les aciers inoxy- dables austénitiques voire réfractaires ou les alliages à base de nickel ont un coût très élevé. Il en résulte une augmentation sensible du prix de revient des souf- flets. Jusqu'ici, on n'a jamais proposé d'utiliser des aciers inoxydables ferritiques pour réaliser des souf- flets qui sont susceptibles de venir en contact avec des gaz chauds. Le but de l'invention est de proposer l'utilisa- tion d'un acier inoxydable ferritique contenant en poids, de 16 à 18 % de chrome, jusqu'à 1 % de niobium et jusqu'à 1 % de titane, pour la fabrication par hydroformage d'un soufflet déformable élastiquement destiné à venir en contact avec des gaz chauds, tels que des gaz d'échappe- ment d'un moteur. L'invention est également relative à un soufflet déformable élastiquement, de forme générale tubulaire et présentant des ondes successives dans sa direction axiale, destiné à venir en contact avec des gaz chauds, tels que des gaz d'échappement d'un moteur et obtenu par hydroformage, ce soufflet permettant d'éviter des incon- vénients dus à des dilatations différentielles lors de son montage dans un ensemble mécanique et étant d'un prix de revient limité. Dans ce but, le soufflet est réalisé en un acier inoxydable ferritique contenant, en poids, de 16 à 18 % de chrome, jusqu'à 1 % de niobium et jusqu'à 1 % de titane. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant à la figure jointe en annexe, un soufflet déformable élastiquement, en acier inoxydable ferritique. La figure unique représente une vue latérale d'un soufflet en acier inoxydable ferritique suivant l'inven- tion. Le soufflet représenté sur la figure 1 présente les caractéristiques géométriques du soufflet décrit et revendiqué dans le FR-A-2.703.124. Le soufflet désigné de manière générale par le repère 1 qui est réalisé par hydroformage comporte, de manière classique, une paroi 2 de forme tubulaire ayant pour axe de symétrie l'axe X-X. La paroi 2 du soufflet 1 comporte des ondes 3 s'étendant parallèlement les unes aux autres et qui sont symétriques par rapport à des plans perpendiculaires à l'axe X-X répartis à des distances régulières suivant la direction de l'axe X-X. Les ondes du soufflet 1 présentent également les caractéristiques géométriques qui ont été rappelées ci- dessus. Selon l'invention, le soufflet 1 est réalisé par hydroformage d'une ébauche tubulaire en acier inoxydable ferritique contenant à peu près 17 % de chrome. De préférence, le soufflet est réalisé en acier ferritique commercialisé sous la désignation F17TiNb par la société UGINE. Un tel acier inoxydable ferritique ren- ferme en poids, jusqu'à 0,02 % de carbone, de 16 à 18 % de chrome, de 0, 2 à 0,8 % de niobium, de 0,1 à 0,6 % de titane et de 1 à 2 % de manganèse, le solde de l'alliage, à l'exception des impuretés inévitables, étant constitué par du fer. De manière plus générale, l'acier inoxydable ferritique contiendra au moins 15 % de chrome, moins de 1 % de niobium et moins de 1 % de titane. Le soufflet en acier ferritique obtenu présente l'avantage de posséder un coefficient de dilatation ther- mique sensiblement identique à celui des aciers de cons- truction utilisés pour la réalisation des pièces desti- nées à coopérer avec le soufflet et à constituer son environnement, lors du montage du soufflet sur un méca- nisme. Les contraintes liées à la dilatation différen- tielle sont donc pratiquement inexistantes. En outre, le coût de l'acier inoxydable ferriti- que est sensiblement plus faible que le coût d'un acier réfractaire ou d'un alliage à base de nickel. On réalise ainsi une économie de l'ordre de 30 % sur le prix de revient du soufflet. En outre, le soufflet en acier ferritique résiste à l'oxydation en service et ne produit pas de couche d'oxyde ayant tendance à se craqueler à la surface du soufflet. L'invention ne se limite pas au mode de réalisa- tion qui a été décrit. C'est ainsi que le soufflet peut présenter une forme géométrique différente de celle qui a été décrite et représentée et qui correspond à une forme optimisée. Le soufflet suivant l'invention peut être réalisé en un acier ferritique dont la composition est légèrement différente de celle qui a été décrite plus haut. Enfin, le soufflet suivant l'invention peut être utilisé dans de nombreuses applications et en particulier dans tous les cas o le soufflet est soumis au contact d'un flux de gaz chauds. REVENDICATIONS 1.- Utilisation d'un acier inoxydable ferritique contenant, en poids, au moins 15 % de chrome, jusqu'à 1 % de niobium et jusqu'à 1 % de titane, pour la fabrica- tion par hydroformage d'un soufflet déformable élastique- ment destiné à venir en contact avec des gaz chauds, tels que des gaz d'échappement d'un moteur. 2.- Utilisation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'acier inoxydable ferritique contient, en poids, une proportion de carbone inférieure ou égale à 0,02 %, de 16 à 18 % de chrome, de 0,2 à 0, 8 % de niobium, de 0,1 à 0,6 % de titane et de 1 à 2 % de manganèse, le solde de l'acier ferritique, à l'excep- tion des impuretés inévitables, étant constitué par du fer. 3.- Soufflet déformable élastiquement, de forme générale tubulaire et présentant des ondes successives (3) dans sa direction axiale X-X, destiné à venir en contact avec des gaz chauds, tels que des gaz d'échappe- ment d'un moteur, et obtenu par hydroformage, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en un acier inoxydable ferritique contenant, en poids, une proportion de carbone inférieure ou égale à 0,02 %, de 16 à 18 % de chrome, de 0,2 à 0,8 % de niobium, de 0,1 à 0,6 % de titane et de 1 à 2 % de manganèse, le solde de l'acier ferritique, à l'exception des impuretés inévitables, étant constitué par du fer.