Brevet FR2795981A3 — publié le 20010112

FR 2795981 A3 20010112 FR 9909135 A 19990709 CONTRE-MATRICE PERFECTIONNEE POUR MACHINES DE CINTRAGE DE TUBES La présente invention concerne des perfectionnements apportés à des machines de cintrage de tubes, plus concrètement des perfectionnements affectant la contre-matrice d'une machine de cintrage de tubes. Toutes les machines de cintrage de tubes, indépendamment de leur configuration plus ou moins complexe (selon qu'elles doivent pouvoir cintrer ou non des tubes de différentes dimensions), comprennent une matrice et une contre-matrice dont les gorges en regard enserrent le tube à cintrer au niveau de sa zone de cintrage. Un des problèmes importants qui se pose lorsqu'il faut cintrer des tubes dont les parois sont fines et/ou dont le diamètre est très réduit est celui des déformations indésirables qui peuvent être durables voire irréversibles. Ce problème, ainsi que d'autres qui seront cités par la suite, est solutionné grâce à la contre- matrice de l'invention spécialement adaptée pour cintrer, sans mandrin intérieur, des tubes dont les rayons de courbure sont très fermés de telle sorte que le rayon de courbure dans l'axe du tube atteigne 1, & fois le diamètre extérieur du tube. Ainsi, on parvient à ce que les déformations que subit un tube circulaire dans la zone de transition avec le cintre soit réduites au maximum et que la section du tube dans la zone cintrée reste sensiblement circulaire. Le principe de base de l'invention consiste à ménager dans le fond de la gorge de la contre-matrice un évidement dont la géométrie variable s'adapte aux efforts de la contre-matrice sur le tube, permettant une expansion plastique optimale du matériau métallique du tube. Afin de mieux comprendre l'objet de la présente invention, on représente sur les dessins une forme préférée de réalisation, à laquelle peuvent être apportés des changements accessoires qui ne modifient en rien sa conception de base. La figure 1 est une vue générale en plan d'une machine de cintrage de tubes dont la contre-matrice (1) objet de l'invention est en position de fonctionnement. La figure 2 est une vue en plan de la contre- matrice de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe latérale selon la ligne C:C de la figure 2. La figure 5 est une vue en coupe latérale selon la ligne D:D de la figure 2. La figure 6 est une vue en coupe latérale selon la ligne E:E de la figure 2. La contre-matrice (1) comprend, dans ses zones de travail de forme sensiblement demi-cylindrique - une gorge (11), au fond de laquelle a été ménagé un évidement partiel (12), comportant une première zone (16) semi-circulaire et une seconde zone (15) tronconique, telle que le rayon de sortie (R.) est inférieur au rayon d'entrée (RT) ; - des parois frontales (13) d'inclinaison progressive par rapport au plan tangentiel (Pt) initial de rencontre entre matrice (3) et contre- matrice (1). Inclinaison progressive L'angle défini par le périmètre de la zone de contact entre le tube (2) et la contre-matrice (1) est de 180 dans la zone d'entrée du tube (Ze) dans le sens du cintrage. Cet angle de cintrage varie légèrement à mesure que l'on se rapproche de l'extrémité opposée où a lieu le cintrage. A partir d'un point (14) (figure 3), l'angle de contact diminue fortement jusqu'au point (22), dernier point de contact entre contre-matrice et tube. Ce profil à double inclinaison est nécessaire du fait que sans lui, le rayon (RS) de la contre- matrice dans la dernière partie étant inférieur au rayon du tube (RT) préalablement à son cintrage, en approchant la contre-matrice montée sur son support de la zone de départ du cintrage, ladite contre- matrice heurterait le tube et le marquerait et il serait alors impossible de placer la contre-matrice dans la position correcte de départ du cintrage. Cette position exige que la contre-matrice puisse saisir le tube contre la matrice sans jeu entre elles. - L'amélioration obtenue ainsi par rapport aux systèmes de cintrage connus réside dans le fait que le tube est continuellement enserré par la contre- matrice pendant sa déformation et qu'il s'en dégage uniquement lorsque les fibres du tube ont acquis une déformation suffisante sans écrasement du tube. Tronconicité (15) En se courbant, le tube se déplace par étirement et le tube (2) diminue légèrement de section, d'où la forme adaptée de la gorge (11) de la contre-matrice. Le point de départ (42) de cette conicité coïncide avec la zone de distribution des efforts et de déformation par l'évidement (12) et, comme on peut l'observer sur la figure 2, se trouve proche de la zone où la longueur transversale (1t) de l'évidement (12) est la plus grande. Evidement (12) Le demandeur a étudié de manière expérimentale l'action de la contre-matrice sur les parois du tube, les tendances à l'écrasement, les déformations et le fluage du matériau du tube ainsi que les zones contre-matrice/tube où ces phénomènes sont constatés, et est arrivé à la conclusion que le dégagement ou évidement (12) doit être progressif dans sa superficie transversale, essentiellement dans sa largeur mais également, de préférence, en profondeur. L'augmentation de la largeur de l'évidement (12) entraîne une diminution progressive de la zone de contact entre le tube (2) et la contre-matrice (1), permettant au matériau en excès de -fluer par l'évidement (12) lorsque le tube est soumis à des compressions latérales. L'évidement (12) commence en une zone (41) approximativement à une distance (dl) de l'entrée (Ze) égale approximativement à 1/4 de la longueur (L) de la contre-matrice (1) (dl - 1/4 L), sa largeur et sa section augmentant immédiatement. Depuis le point de départ (41), la largeur de l'évidement commence nettement à augmenter (figure 2) et sa profondeur augmente également légèrement (figure 3) (figure 4) jusqu'à atteindre une zone (42) où la gorge devient tronconique (11), la largeur (1t) atteignant approximativement une valeur maximale. La zone de départ (42) de la tronconicité se situe à une distance (d2) de l'entrée (Ze) supérieure à la moitié de la longueur (L) de la contre- matrice (1) : d2 > 1/2 L. La largeur maximale (1t) se maintient de manière approximative sur une distance (d3) égale environ à 1/4 de la longueur (L) de la contre- matrice (1) (d3 - 1/4 L), jusqu'à atteindre une zone (21) où la section de l'évidement commence à diminuer rapidement, à mesure que diminuent sa largeur et sa profondeur, pour obtenir à la sortie un petit évidement (23) tel que la profondeur (h) depuis le plan tangentiel initial (Pt) jusqu'au point inférieur (40) de la sortie (Zs), soit supérieure au rayon d'entrée ou rayon du tube (RT) : h > RT. La gorge (11) affecte une configuration évasée avec une largeur variable entre un point maximum situé au niveau de la zone d'entrée et un point minimum situé au niveau de la zone,de sortie dc la contre-matrice 1. Au niveau des zones de transition, les jonctions produites par l'incidence dudit évidement sont adoucies en évitant les arêtes ou les lignes incisives qui pourraient marquer le tube. On constate une transition progressive entre la fin de la zone d'évidement (12) et le petit évidement (23) de la zone finale, ce qui permet aux fibres extérieures du tube d'entrer en contact dans cette dernière zone de formage de la contre-matrice et de redonner au tube sa forme au niveau des lignes où la tendance à l'écrasement est la plus forte. Dans la zone d'entrée (Ze) du tube est prévu un bord d'entrée (24) dont le rayon favorise le glissement du tube et qui permet à ce dernier d'être imprégné du lubrifiant qui s'accumule à cet endroit de la contre-matrice en raison de sa propre viscosité. Le lubrifiant est appliqué également dans la zone d'évidement préalablement à chaque opération de cintrage. Lors du montage, les axes de rotation (O1), (02) correspondant respectivement à la contre- matrice (1) et à la matrice (3) sont décalés d'une distance considérable (0) (de l'ordre de 20/30 mm) afin de réduire les efforts lors des opérations de cintrage, et ce en utilisant, par exemple, une queue d'aronde (17) pour l'ancrage de la contre-matrice (1) sur les moyens (m) supports de l'axe de rotation (01) sur lequel elle pivote. L'évidement peut être obtenu, par exemple, par fraisage sur une profondeur (RF) variable. REVENDICATIONS 1. Contre-matrice perfectionnée pour machines de cintrage de tubes, du type affectant une configuration sensiblement demi-cylindrique dans sa zone de travail avec une gorge longitudinale, caractérisée en ce que la gorge 11 affecte une configuration évasée avec une largeur variable entre un point maximum situé au niveau de la zone d'entrée et un point minimum situé au niveau de la zone de sortie de la contre-matrice 1. 2. Contre-matrice perfectionnée pour machines de cintrage de tubes selon la revendication précédente, caractérisée en ce que a) les parois frontales 13 du demi-cylindre présentent, au niveau de la zone d'entrée, une inclinaison progressive qui s'accentue au niveau de la zone de sortie ; b) la gorge 11 présente b1) à partir de la zone d'entrée, une partie demi-cylindrique 16 qui se prolonge par une partie tronconique 15 débouchant dans la zone de sortie, b2) un évidement 12 longitudinal en son fond qui se prolonge dans la zone de sortie et qui présente une section variable, augmentant tout d'abord puis diminuant pour finir. 3. Contre-matrice perfectionnée pour machines de cintrage de tubes selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'évidement 12 commence en une zone 41 approximativement â une distance (dl) de la zone d'entrée (Ze)-é5gale environ à 1/4 de la longueur (L) de la contre-matrice (dl - 1/4 L) et en ce que la section dudit évidement augmente progressivement jusqu'à atteindre la zone de liaison 42 entre la partie demi-cylindrique 16 et la partie tronconique 15 de la gorge, à partir de laquelle elle conserve à peu près sa largeur, laquelle diminue vers la fin. 4. Contre-matrice perfectionnée pour machines de cintrage de tubes selon la revendication 3, caractérisée en ce que la profondeur et la largeur de l'évidement 12 augmentent et diminuent sensiblement parallèlement. 5. Contre-matrice perfectionnée pour machines de cintrage de tubes selon la revendication 3, caractérisée en ce que la largeur de l'évidement 12 se maintient sensiblement à sa valeur maximale sur une distance (d3) à peu près égale à 1/4 de la longueur (L) de la contre-matrice : d3 - 1/4 L. 6. Contre-matrice perfectionnée pour machines de cintrage de tubes selon la revendication 2, caractérisée en ce que la profondeur (h) au point inférieur de la zone de sortie est supérieure au rayon d'entrée (RT) h > RT . 7. Contre-matrice perfectionnée pour machines de cintrage de tubes selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite matrice 3 est montée pivotante autour d'un axe de rotation considérablement décalé par rapport à l'axe de rotation de la matrice, et ce afin de réduire les efforts lors des opérations de cintrage. 8. Contre-matrice perfectionnée pour machines de cintrage de tubes selon la revendication 2, caractérisée en ce que le bord de la zone d'entrée présente un chanfrein 24.