Brevet FR2737858A1 — publié le 19970221

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour fabriquer un corps creux en forme de T, formé à partir d'un élément de tube métallique dans un outil de formage selon le procédé de formage travaillant avec une pression intérieure élevée, ou pourvu d'au moins un élément de déri- vation en forme de dôme. Le procédé de formage travaillant avec une pres- sion intérieure élevée peut être subdivisé en trois procé- dés de base: l'application d'un renflement partiel dans l'outil fermé, l'élargissement à symétrie de révolution dans l'outil fermé et le refoulement avec élargissement à symétrie de révolution dans l'outil ouvert. Comme cela est connu, dans le procédé de formage travaillant avec une pression intérieure élevée, on place un élément tubulaire, par exemple en acier ou en cuivre dans un outil de formage travaillant avec une pression intérieure élevée et formé de plusieurs éléments, sans matrice intérieure fixe compor- tant des poussoirs de formage et une source de pression intérieure élevée. Après la fermeture des extrémités de l'élément tubulaire au moyen des poussoirs de formage, on élargit l'élément de tube à l'aide d'un moyen de pression appliqué et on l'applique contre la paroi intérieure de l'outil de formage, qui possède la forme définitive du corps creux. Lors de la fabrication de corps creux en forme de T ou possédant au moins un élément de dérivation en forme de dôme, un élément de retenue antagoniste, qui limite vers le haut la dimension, désirée pour la pièce terminée, du relèvement en forme de col du dôme, agit contre le dôme, qui se forme avec la pression intérieure appliquée, dans l'outil de formage conçu de façon correspondante, et défi- nit l'élément de dérivation ou la forme en T du corps creux et est formé à partir de l'élément de tube inséré. La pièce conformée constituée de cette manière avec au moins un dôme ou le corps creux terminé doit être retirée de l'outil après le formage travaillant avec une pression intérieure élevée. Ensuite, il est nécessaire, lors d'étapes opéra- toires supplémentaires, de séparer la partie sommitale du dôme ou l'élément de dérivation (par exemple au moyen d'un découpage plasmatique ou d'un découpage par laser ou d'un sciage) et de réaliser ensuite un usinage des bords le long de la zone de séparation. C'est pourquoi l'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif du type indiqué, à l'aide desquels on puisse fabriquer des pièces en T ou des corps creux pos- sédant au moins un élément de dérivation (pièces terminées) d'une manière plus simple et notamment avec une dépense nettement plus faible. Ce problème est résolu du point de vue procédé grâce au fait que la partie sommitale du dôme est découpée par un dispositif de retenue antagoniste, qui supporte le dôme qui se forme pendant le formage, avec une pression intérieure accrue par rapport à la pression intérieure maximale de fabrication. L'invention part de l'idée d'utiliser le dispositif de retenue antagoniste ou poinçon antagoniste, servant habituellement uniquement à suppor- ter le dôme, également simultanément pour découper la par- tie sommitale du dôme. Une étape opératoire supplémentaire n'est plus nécessaire car le découpage de la partie sommi- tale du dôme se produit pour ainsi dire dans l'outil de formage travaillant avec une pression intérieure élevée, qui n'est également pas ouvert après l'opération de refou- lement avec élargissement. Un dispositif de retenue antagoniste utilisé simultanément pour le découpage doit posséder une arête de coupe. Cependant ceci conduirait obligatoirement, lors du formage travaillant avec une pression intérieure élevée, à un entaillage indésirable du dôme, qui s'allonge avec une forme tubulaire sous l'effet de la pression intérieure de sorte qu'on élimine à proprement parler un dispositif de retenue antagoniste en tant qu'outil de découpage simul- tané. Cependant l'invention apporte ici une solution, d'une manière étonnamment simple, par le fait que le découpage est exécuté pour une pression intérieure accrue par rapport à la pression intérieure maximale de fabrication, par exemple à une pression de 8.107 Pa à la place de la pres- sion intérieure de fabrication de 7.107 Pa. On part du fait que, lors du relèvement en forme de col du dôme sur la base du matériau, on obtient une configuration tout à fait déterminée du dôme, et qu'il se forme un arrondi, dans la zone de jonction avec la surface frontale essentiellement horizontale, qui ferme le dôme vers le haut et est suppor- tée de façon active par le dispositif de retenue antago- niste, de la partie sommitale du dôme. Sous l'expression surface d'appui active, il faut comprendre par ailleurs qu'il s'agit uniquement de l'élément de surface frontale du dispositif de retenue antagoniste, qui s'applique contre la partie sommitale du dôme, lors du fonctionnement du dispo- sitif de retenue antagoniste. Étant donné que la pression intérieure maximale de fabrication est inférieure à la pression intérieure lors du découpage, l'arête de coupe, qui fait saillie radialement par rapport au dôme lors du refoulement tubulaire dans la zone de l'arrondi de jonc- tion, vient en contact avec le matériau du dôme, à savoir dans la zone de l'arrondi de jonction, uniquement lorsque la pression intérieure accrue a été réglée. Le système d'envoi d'un fluide sous pression est raccordé à une source de fluide sous pression pouvant être commandée de façon correspondante. En effet seule la pression intérieure accrue amène le matériau de l'arrondi de jonction du dôme, qui s'étend au- dessous de l'arête de coupe, en contact avec cette arête de coupe. En raison de la présence du matériau circulant au-dessous de l'arête de coupe, le rayon de jonc- tion diminue, auquel cas l'arête de coupe du dispositif de retenue antagoniste pénètre dans le dôme, entaille tout d'abord la partie sommitale du dôme, puis, lorsque la charge appliquée par le dispositif de retenue antagoniste raccordé à un système d'avance, augmente, retire complète- ment, par découpage, la partie sommitale du dôme. Le découpage décrit précédemment de la partie sommitale du dôme diffère par conséquent essentiellement du découpage radial, connu dans le cas du procédé de formage travaillant avec une pression intérieure élevée (voir DE-C 43 22 063), de passages dans la paroi d'un corps creux ter- miné. Indépendamment du fait que les procédés connus de découpage requièrent des poussoirs supplémentaires d'appui avec des outils de formage conformés de façon particulière ou bien avec un poinçon perforé travaillant séparément, ces découpages étaient toujours réalisés jusqu'alors uniquement dans la paroi cylindrique de l'élément de tube. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention il est prévu que, lors du processus de décou- page, on réalise simultanément un calibrage de la cote intérieure du dôme. Pour le dispositif de retenue antago- niste, on obtient par conséquent une utilisation multi- fonctionnelle, qui garantit en effet, en dehors de son but proprement dit d'utilisation, qui est le support du dôme, en outre également le découpage de la partie sommitale du dôme et le calibrage du dôme de sorte qu'après l'ouverture de l'outil de formage, on obtient une pièce terminée qui ne requiert aucun travail de post-usinage ou d'usinage complé- mentaire. Dans le cas d'un dispositif de retenue antago- niste, qui est préféré pour la mise en oeuvre du procédé conformément à l'invention,la surface frontale, située côté tête, du dispositif de retenue antagoniste est réalisée avec des dimensions supérieures à celles de la surface de support active et est agencée avec une arête de coupe qui enserre circonférentiellement à la manière d'un collet, à distance, la surface de support active. Par conséquent on est certain que pendant le formage travaillant avec une pression intérieure élevée, l'arête de coupe du dispositif de support antagoniste ne rencontre pas, et ce de façon sûre, la partie sommitale du dôme et n'entaille pas préma- turément et de façon indésirable cette partie sommitale, ce qui entraînerait des inconvénients du point de vue de la mise en forme de la pièce terminée. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, il est prévu que la tête du dispositif de retenue antago- niste, qui possède l'arête de coupe, comporte, sur sa péri- phérie extérieure, un rebord de calibrage. Ce rebord, qui est cintré vers l'extérieur, est dimensionné de telle sorte que lors de l'introduction dans le dôme, une fois que la partie sommitale de ce dernier a été découpée, le rebord repousse ou écarte vers l'extérieur le matériau résiduel en excès, qui subsiste au niveau de l'arête de coupe en raison de la découpe au niveau de l'arrondi de jonction, et garan- tit par conséquent une égalisation uniforme de la paroi intérieure du dôme. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 est une représentation de détail, en coupe longitudinale,d'un outil de formage d'une machine de formage travaillant avec une pression intérieure élevée, par ailleurs non représentée et connue en tant que telle depuis longtemps; - les figures 2a et 2b représentent en tant que détail, l'extrémité avant d'un dispositif de retenue anta- goniste, sous la forme d'une coupe partielle (figure 2a), et une vue de cette extrémité à partir de la face frontale (figure 2b); et - les figures 3a, 3b et 3c illustrent de façon détaillée, différentes étapes de travail lors de la forma- tion d'un dôme sur un élément de tube, à savoir pour la pression intérieure maximale de fabrication (figure 3a), au début du découpage de la partie sommitale du dôme (figure 3b) et lors de l'égalisation de la paroi intérieure du dôme (figure 3c) et ce schématiquement sous la forme de coupes transversales partielles. La figure 1 représente un corps creux 5 en forme de T dans l'exemple de réalisation, fabriqué dans les par- ties 1, 2, 3 d'un outil de formage 4 d'une machine de for- mage non représentée, selon le procédé de formage travail- lant avec une pression intérieure élevée, à partir d'un élément de tube inséré entre les parties 1 à 3 de l'outil. Les poussoirs de formage, qui pendant le refoulement avec élargissement, d'une part,ferment les extrémités ouvertes de l'élément de tube et, d'autre part, refoulent le matériau pour le dôme devant être relevé en forme de col,ne sont pas représentés et sont caractérisés uniquement par la force axiale Fa qui leur est appliquée; le fluide sous pression est introduit dans l'espace intérieur 7 du corps creux par l'intermédiaire au moins d'un des poussoirs de formage tra- vaillant l'un contre l'autre. Sous la pression intérieure Pilmax qui est par conséquent présente (voir également les flèches de pression non désignées par des références), le dôme 6 est formé entre les deux parties 2, 3 de l'outil; le relèvement en forme de col du dôme 6 est limité vers le haut en direction du dispositif de retenue antagoniste 8, qui s'engage entre les parties 2, 3 de l'outil et s'applique contre la partie sommitale 9 du dôme - en sup- portant le dôme 6. Comme cela est visible de façon plus détaillée sur les figures 2a, 2b - le dispositif de retenue antago- niste 8 possède une tête 10, qui est agencée, au niveau de sa périphérie extérieure, avec un rebord de calibrage 11, et, au niveau de sa surface frontale 12, avec une arête de coupe 13, qui enserre sur sa périphérie, à la manière d'un collet, la surface active d'appui 14, qui est repérée par une ligne formée de tirets sur la figure 2b. La surface active d'appui 14 désigne la partie de la tête 10 du dispo- sitif de retenue antagoniste, qui s'applique contre la sec- tion plane, essentiellement horizontale, de la partie som- mitale 9 du dôme. Comme cela est visible sur les figures 3a à 3c représentant les différentes phases de fonctionnement, l'élément de retenue antagoniste assume, pendant le formage de l'élément de tube pour former le corps creux terminé 5 en forme de tube (voir figure 1) exclusivement sa fonction normale (voir figure 3a) qui est de soutenir la partie som- mitale 9 du dôme au moyen de la surface active d'appui 14. L'arête de coupe 13 s'étend à l'extérieur, c'est-à-dire à distance et à côté de la surface active d'appui 14, au- dessus de l'arrondi de jonction 15a, qui s'établit sous l'effet de la pression intérieure maximale de fabrication Pilmax entre la paroi verticale du dôme 6 et la partie som- mitale 9 du dôme, et qui est approximativement en forme de quart de cercle. L'arête de coupe 13 ne vient pas en contact avec le matériau repoussé du dôme 6. Dès que le dôme est terminé (voir figure 1), on augmente la pression à Pi2 conformément à la figure 3b, auquel cas le matériau en forme de dôme 6 s'élargit à par- tir de l'arrondi de jonction 15a au-delà de la surface active d'appui 14, et la surface frontale 12 de la tête de retenue antagoniste 10 s'étend jusqu'à l'arête de coupe 13, qui enserre la surface d'appui 14 à la manière d'un collet. L'arrondi de jonction diminue, conformément à la figure 3b, en fonction de l'arrondi résiduel 15b, et l'arête de coupe 13 découpe la partie sommitale 9 du dôme. La partie sommi- tale 9 du dôme est enfin complètement sectionnée sous l'effet de l'avance Fdécoupage de l'élément de retenue antagoniste 8; par conséquent sur le corps creux terminé 5 subsiste encore uniquement le dôme ouvert découpé 6. Lors de la poursuite de l'avance du dispositif de retenue anta- goniste 8, ce dernier pénètre conformément à la figure 3c dans le dôme, auquel cas il refoule, par son rebord de calibrage 11, la partie débordante 16, qui subsiste après la séparation à partir de l'arrondi résiduel 15b et s'étend vers l'intérieur (voir figure 3b), et globalement dresse et calibre la paroi intérieure 17 du dôme 6. Le calibrage s'effectue dans une très large mesure sans perte de pres- sion, c'est-à-dire que la pression accrue Pi2 est en outre appliquée. En raison de la configuration, qui est réglée sur les conditions de pression à l'intérieur du corps creux, la face frontale de la tête 10 du dispositif de retenue anta- goniste possédant une surface d'appui 14 et une arête de coupe 13, il est par conséquent possible de découper ensuite immédiatement la partie sommitale 9 du dôme, en une étape opératoire après le formage et, en raison de la pré- sence du rebord de calibrage 11 formé sur la périphérie extérieure de la tête 10 du dispositif de retenue antago- niste, on peut en outre également immédiatement égaliser aussi la paroi intérieure 17 du dôme 6, auquel cas les résidus, subsistant après le processus de découpage, sont éliminés. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer un corps creux en forme de T, formé à partir d'un élément de tube métallique dans un outil de formage selon le procédé de formage travaillant avec une pression intérieure élevée, ou pourvu d'au moins un élément de dérivation en forme de dôme, caractérisé en ce que la partie sommitale (9) du dôme est découpée par un dispositif de retenue antagoniste (8,10), qui supporte le dôme (6) qui se forme pendant le formage, avec une pression intérieure (Pi2) accrue par rapport à la pression inté- rieure maximale de fabrication (Pilmax). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'opération de découpage, le diamètre intérieur du dôme (6) est simultanément calibré. 3. Dispositif pour le découpage de corps creux fabriqués selon le procédé de formage travaillant avec une pression intérieure élevée, notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface frontale (12), située côté tête, du dis- positif de retenue antagoniste (8) est dimensionnée avec des dimensions supérieures à celles de la surface active d'appui (14) et est agencée avec une arête de coupe (13), qui enserre circonférentiellement avec une forme de collet la surface active d'appui (14). 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la tête (10) du dispositif de support anta- goniste, qui possède l'arête de coupe (13) comporte, sur sa périphérie extérieure, un rebord de calibrage (11).