Brevet FR2786417A1 — publié le 20000602

L'invention se rapporte à un procédé de formage à froid d'un bourrelet périphérique dans l'extrémité d'un tube notamment métallique et aux moyens destinés à mettre en oeuvre ce procédé. On connaît déjà plusieurs procédés de formage à froid d'un tel bourrelet. Le procédé classique dit de poussage permet de former un bourrelet par écrasement en poussant par l'une de ses extrémités un tube métallique et en immobilisant le corps du tube légèrement en-dessous du futur bourrelet. Malheureusement, le bourrelet ainsi formé est dissymétrique en épaisseur car, si le côté poussé du bourrelet permet une déformation à épaisseur de matière constante, le côté opposé manque de matière en raison de son maintien en immobilisation. Le bourrelet ainsi formé est mécaniquement fragile au niveau de sa bordure de moindre épaisseur et finit par casser à cet endroit après un certain nombre de sollicitations. De plus, ce procédé ne s'applique ni aux métaux trop ductiles ni aux métaux trop durs. On connait aussi le procédé par poussageguidage tel que décrit dans la publication européenne n 0649689 au nom de WITZIG et FRANK TURMATIC. Le tube est poussé axialement contre une butée tout en étant guidé intérieurement et extérieurement. L'extrémité s'écrase à la jonction des pièces de poussée et de maintien et donne naissance à un bourrelet périphérique conformé et rectifié intérieurement à la molette pour former le logement d'un joint torique. Comme précédemment, ce procédé ne s'applique pas aux métaux trop durs dont la pliure formée par l'écrasement est particulièrement difficile, voire impossible, à conformer à la molette. La présente invention a pour but de remédier à ces différents inconvénients en procurant un procédé de conformation à froid adapté à différents types de métaux mme ceux de grande résistance mécanique comme les aciers. Il se caractérise en ce que l'outil de contre-forme est monté coulissant axialement le long du corps du tube au droit de la zone de formation du futur bourrelet et en ce que la molette rotative destinée à finir la forme du bourrelet se déplace axialement avec cet outil de contre-forme en coordination avec le mouvement de la pièce de poussage. L'invention procure les deux avantages importants suivants : . le bourrelet est parfaitement symétrique en épaisseur de matière et de préférence en forme car les formes de bourrelets à deux rampes symétriques sont préférées, . on peut former le bourrelet dans une grande variété de métaux à propriétés physiques et mécaniques très différentes depuis les moins ductiles jusqu'aux plus résistants. Les autres avantages concernent la simplicité du procédé, le coût peu important des moyens à mettre en oeuvre et son caractère adapté aux tubes de grands diamètres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin dans lequel : . la figure 1 est une vue en demi-coupe longitudinale de l'outillage avant conformation montrant les zones A et B libres s'étendant de part et d'autre de l'outil coulissant de contre-forme, . la figure 2 est une vue en demi-coupe longitudinale de l'outillage au début de la conformation montrant le début du travail de la molette de conformation, celui de la pièce de poussée et le déplacement de 1'outil de contre-forme, . la figure 3 est une vue en demi-coupe longitudinale de l'outillage dans un état intermédiaire de conformation, . la figure 4 est une vue en demi-coupe longitudinale de l'outillage en fin de phase de conformation. Le procédé de conformation à froid d'un bourrelet intérieur ou extérieur se pratique sur des tubes métalliques de différents diamètres et sur des métaux de propriétés mécaniques très différentes notamment en ce qui concerne la résistance mécanique. Il est bien entendu que l'invention garde toute sa valeur dans le cas d'autres matières que l'on pourrait conformer à froid de la mme manière. Après avoir monté un tube 1 de préférence cylindrique dans deux demi-coquilles amovibles de maintien dont une demi-coquille supérieure 2 en laissant le tube libre par son extrémité 3, il est fortement serré par ces deux demi-coquilles de maintien en vue de garantir son immobilisation axiale et latérale et ceci en deçà de l'extrémité libre 3 qui fait saillie sur laquelle sera conformé un bourrelet périphérique 4 pour le logement d'un joint torique ou d'une contre-forme d'assemblage par exemple par collier extérieur. Cette extrémité libre 3 est engagée dans un outil mobile 5 de contre-forme, également sous la forme de deux demi-coquilles amovibles dont une demi-coquille supérieure 6 montées coulissantes axialement autour de l'extrémité libre 3 à l'encontre de la force élastique d'un ressort de compression 7, par exemple annulaire s'appuyant contre les demi-coquilles de maintien. Cet outil mobile 5 de contre-forme laisse libre, de part et d'autre de ses faces frontales avant 8 et arrière 9, des portions annulaires A et B d'extrémité du tube 1. Cet outil mobile 5 de contre-forme présente face à la paroi du tube 1 la contre-forme du bourrelet 4, selon une gorge 10 à versants symétriques. En face de cet outil mobile 5 de contre-forme se trouve une molette rotative de conformation 11 à saillie annulaire 12 correspondant à la forme intérieure du bourrelet 4. Cette molette rotative de conformation 11 est déplaçable longitudinalement axialement par rapport au tube 1. Elle est déplaçable axialement par rapport au tube sur ou avec l'axe d'un arbre 13 d'entraînement en rotation. Elle peut tre montée solidaire de cet arbre de rotation ou à rotation sur celui-ci. Comme on le verra ci-après, l'ensemble se déplace axialement lors de la phase finale du procédé de formage sous l'effet d'une force de poussée ou de libération à 1'encontre de deux ressorts de compression 14 et 15, par exemple coaxiaux et d'extrémité. Une pièce de poussée 16 présente une face avant à deux parois frontales décalées dont une paroi inférieure 17, et une paroi supérieure 18. Cette pièce de poussée 16 agit en travail de poussage par son front supérieur sur le chant frontal de l'extrémité libre 3 du tube en vue de provoquer une déformation d'écrasement qui conduira à la formation assistée du bourrelet 4 selon une course de l'outil mobile 5 de contre-forme représentée par la différence des distances D et d de longueur du ressort 7 avant et après compression tel que visible sur les figures 2 et 4. Comme représenté sur les figures 2,3 et 4, la pièce de poussée 16 agit en poussée axiale par la face frontale de sa paroi supérieure 18 sur le chant frontal de l'extrémité libre 3 du tube, et par la face frontale de sa paroi inférieure 17 sur le chant d'un chariot de translation 19 déplaçable transversalement et axialement au tube 1 procurant le mouvement transversal d'avance de la molette vers et dans le tube. Ce chariot porte l'arbre de rotation 13 de la molette rotative de conformation 11. Ainsi, l'ensemble est synchronisé et coordonné en mouvements de déplacements axiaux et de poussage. Cette caractéristique et le déplacement libre sous contrainte axiale élastique de l'outil mobile 5 de contre-forme permettent de réaliser un bourrelet 4 de forme symétrique à deux versants d'épaisseur identique en matière car la matière peut tre étirée de la mme façon de part et d'autre de l'arte du bourrelet 4. On décrira maintenant les différentes phases de déroulement du procédé selon l'invention. Tout d'abord, le corps du tube 1 est immobilisé axialement et latéralement par les deux demi-coquilles de maintien 2 qui laissent dépasser l'extrémité libre 3 du tube. Sur cette extrémité libre 3 sont ensuite montées les deux demi-coquilles amovibles de l'outil mobile 5 de contre-forme en rappel élastique axial vers l'extrémité du tube. Le procédé de conformation à froid proprement dit peut alors commencer. La molette rotative de conformation 11 est mise en place dans une position de début de travail, c'est-a-dire qu'elle est approchée jusqu'à contact avec la paroi interne du tube au droit de la gorge 10 de l'outil mobile 5 de contre-forme (figures 1 et 2). Entre alors en action la pièce de poussée 16 qui arrive en contact avec le chant frontal de l'extrémité libre 3 du tube et avec le flanc du chariot de translation 19. Après contact, commence la poussée d'écrasement sur l'extrémité du tube et la poussée coordonnée sur le chant du chariot de translation qui a rapproché la molette mise en rotation vers le tube et la pousse progressivement contre et dans la paroi du tube en regard de celle-ci. Ces mouvements, ce travail et le libre déplacement de 1'outil de contre-forme 5 permettent la déformation progressive et égale de l'intérieur du métal pour la formation du bourrelet 4 comme représenté sur les figures 2,3 et 4. La déformation est identique en épaisseur de part et d'autre de l'arte du bourrelet 4 en raison des portions annulaires A et B du tube qui ne sont pas sous contrainte de serrage et du libre déplacement de 1'outil mobile 5 de contre-forme. La matière peut ainsi se déformer librement en s'étirant de façon proche et équivalente des deux côtés du bourrelet 4. De plus, l'action de repoussage par la face frontale de la paroi supérieure 18 contre le chant frontal de l'extrémité 3 du tube favorise l'apport de matière pour compenser l'amincissement résultant de l'allongement par étirage. Le résultat en est l'épaisseur égale de matière des deux versants du bourrelet 4 garantissant ainsi une forme technique parfaite du bourrelet et sa solidité mécanique identique des deux côtés. Il est important de remarquer que dans la variante de base du procédé selon l'invention, la pièce de poussée 16 lors de son avance axiale pousse d'abord sur le chant de l'extrémité du tube avant d'arriver en contact avec la face avant 8 de 1'outil 5 de contreforme. Ce décalage de poussée procure une meilleure formation du bourrelet 4. La présente invention est indépendante des longueurs des portions A et B. Bien entendu, elles seront choisies en fonction de considérations pratiques liées aux dimensions des tubes, à la résistance de la matière et à l'épaisseur des parois. L'invention est également pratiquement indépendante du diamètre du tube et de son épaisseur. Cependant cette invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, à des tubes de grands diamètres et de faibles épaisseurs, par exemple des tubes d'échappement de moteurs, de descentes d'eau, ou d'évacuation de fluides ou de fumées. Il en est de mme pour la matière des tubes et leur forme géométrique de section. Toute variation sur ces caractéristiques, conduisant au mme résultat industriel, entre dans le cadre de la présente invention. La présente invention se rapporte également à un dispositif comportant les moyens décrits ci-dessus pour mettre en oeuvre le procédé. Il s'agit de moyens connus comme les demicoquilles de maintien ainsi que la pièce de poussée 16, mais aussi et surtout des autres moyens rappelés cidessous. L'outil 5 de contre-forme est monté mobile au moins axialement le long de l'extrémité libre 3 du tube 1 et en rappel élastique vers cette extrémité. La molette de conformation 11 est montée libre en déplacement axial le long de son arbre de rotation 13 entre les deux ressorts de compression. Cet arbre 13 est porté par un chariot de translation 19 déplaçant la molette 11 contre la paroi en regard du tube et déplaçable par la pièce de poussée 16 selon un mouvement de translation axiale. REVENDICATIONS 1. Procédé de conformation à froid d'un bourrelet périphérique (4) dans l'extrémité d'un tube (1) notamment métallique et cylindrique destiné à servir de logement à un joint torique ou à une contreforme d'assemblage, procédé comprenant une phase d'immobilisation longitudinale et latérale du tube (1) et une phase de poussage axial contre le chant frontal de l'extrémité (3) du tube (1) par l'intermédiaire d'une pièce de poussée (16) et une phase de conformation du bourrelet (4) avec une molette rotative de conformation (11) contre un outil (5) de contreforme présentant la contre-forme du bourrelet (4) sous forme de gorge (10) caractérisé en ce que le tube (1) est immobilisé latéralement et axialement à l'une (3) de ses extrémités laissant cette extrémité (3) libre et en saillie, en ce que la pièce de poussée (16) agit en poussée sur l'extrémité du tube simultanément avec la molette rotative de conformation (11) contre l'outil (5) de contre-forme, en ce que celui-ci est monté coulissant axialement et en rappel élastique le long du tube (1) et se déplace axialement au cours de la formation du bourrelet et en ce que la molette rotative (11) destinée à former le bourrelet (4) de l'intérieur se déplace transversalement vers et dans le tube et également axialement avec le mouvement de la pièce de poussée et celui de l'outil mobile (5) de contre-forme pour ramener de façon égale de chaque côté de la matière à l'intérieur de l'empreinte devant former le bourrelet (4) sous l'effet du travail de la molette rotative (11). 2. Procédé de conformation à froid d'un bourrelet périphérique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'outil (5) de contre-forme et la molette (11) se déplacent axialement selon un mme ensemble lorsque l'écrasement de l'extrémité du tube et la molette conforment le bourrelet (4). 3. Dispositif de conformation à froid destiné à mettre en oeuvre le procédé des revendications 1 ou 2, comprenant deux demi-coquilles d'immobilisation de l'extrémité du tube laissant une extrémité libre en saillie, une pièce de poussée (16), un outil (5) de contre-forme et une molette rotative de conformation (11) entraînée par un arbre de rotation (13) pour la conformation avec l'outil (5) de contre-forme d'un bourrelet périphérique (4) caractérisé en ce que l'outil (5) de contre-forme est constitué de deux demicoquilles déplaçables axialement sur et le long du tube et en rappel élastique vers l'extrémité libre (3) et en ce que la molette rotative de conformation (11) est montée libre en déplacement axial sur son arbre de rotation (13) en relation avec le mouvement de la pièce de poussée (16) provoquant l'écrasement du tube au niveau du bourrelet. 4. Dispositif de conformation selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'arbre de rotation (13) de la molette de conformation (11) est porté par un chariot de translation (19) procurant le mouvement transversal d'avance de cette molette (11) vers, contre et dans la paroi du tube, ledit chariot de translation étant déplaçable axialement sous l'effet de la pièce de poussée (16). 5. Dispositif de conformation à froid selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la pièce de poussée (16) présente une face avant de poussée à deux parois frontales décalées, l'une inférieure (17), et l'autre supérieure (18), dont le front de la paroi supérieure (18) est disposé en regard de la face avant (8) de l'outil mobile (5) de contreforme et de l'extrémité (3) du tube, et dont le front de la paroi inférieure (17) est disposé en regard du flanc du chariot de translation (19) portant l'arbre de rotation (13) de la molette de conformation (11), ce front venant en contact avec le flanc du chariot de translation (19) en mme temps que le contact du front de la paroi frontale supérieure (18) avec le chant de l'extrémité libre (3) du tube. 6. Procédé de conformation à froid selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la molette rotative (11) est déplaçable avec ou sur l'arbre (13) d'entraînement en rotation. 7. Procédé de conformation à froid selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la molette rotative (11) est montée mobile en translation axiale sur son arbre d'entraînement (13) pour suivre les mouvements de 1'outil (5) de contre-forme. 8. Procédé de conformation à froid selon la revendication 6 caractérisé en ce que la molette (11) est solidaire de l'arbre (13) d'entraînement en rotation. 9. Procédé de conformation à froid selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'arbre (13) d'entraînement en rotation est porté par un chariot de translation (19) monté libre en mouvements axiaux par rapport au tube pour suivre les mouvements de 1'outil (5) de contre-forme. 10. Procédé de conformation à froid selon l'une quelconque des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce que des ressorts coaxiaux (14) et (15) sont prévus de part et d'autre de la molette (11) sur l'arbre d'entraînement en rotation (13) portant la molette (11) laissant à la molette une liberté de débattement axial avec assistance d'une force élastique.