Brevet FR2850889A1 — publié le 20040813

La présente invention concerne un dispositif destiné au façonnage de pièces notamment métalliques de type tubulaire, par fluotournage, ogivage et/ou fluoperçage, comprenant au moins un outil en céramique prévu apte à être appliqué sur 5 ladite pièce, l'un et/ou l'autre étant animé d'un mouvement de translation et/ou de rotation. On connaît à l'heure actuelle plusieurs dispositifs de ce type appliqués couramment pour fabriquer des pièces métalliques de forme adaptée à une utilisation dans de nombreux domaines, 10 en particulier l'industrie automobile, le chauffage ou le sanitaire. Ainsi, par exemple, de nombreux éléments entrant dans la composition de lignes d'échappement de véhicules automobiles, sont issus de la transformation par fluotournage, ogivage et/ou 15 fluoperçage de tubes métalliques. Ces procédés consistent de manière connue à assurer le formage desdites pièces en utilisant des moyens aptes à provoquer un échauffement localisé du métal et obtenir sa déformation, notamment pour en rétrécir, former, ou fermer l'extrémité, sous l'action d'un mouvement de rotation et d'une force dirigée de manière appropriée. Des dispositifs tels que concernés par la présente invention sont notamment décrits dans les documents EP-A0.769.337, US-2.408.596, W096/13347, ou EP-A-0.916.428. Le document EP-A-0.769.337 présente une méthode pour obturer le bout d'un tube en acier, dont le principe est d'appliquer une force radiale sur la surface externe du tube, à proximité de l'extrémité à fermer, puis de déplacer la zone 30 d'application de la force, continuellement à la fois circonférentiellement et radialement par rapport audit tube, de manière à réaliser une déformation progressive vers l'intérieur de la paroi latérale de celui-ci jusqu'à ce que son extrémité soit complètement fermée. Le document US-2.408.596 est relatif à un autre dispositif destiné à refermer l'extrémité d'un tube. Ce dispositif combine la rotation axiale du tube et le chauffage de celuici avec le déplacement en arc de cercle, dans un mouvement de va et vient, d'un outil du type galet, roulant sur l'extrémité dudit tube. Le document EP-A-0695593 décrit également un dispositif pour la fermeture par fluotournage d'une extrémité ouverte d'un tube. Le tube est engagé dans un alésage et vient au contact successivement, selon son enfoncement, de paires de rouleaux 10 coniques d'angles différents, de plus en plus ouverts avec l'axe dudit tube selon leur position dans le sens longitudinal. La rotation du tube et la poussée axiale exercée sur celui-ci, permettent de refermer progressivement l'extrémité du tube. Le document EP-A-0.916.428 concerne un procédé et un appareil pour le fluotournage d'enveloppes cylindriques pour silencieux ou convertisseur catalytique de véhicule automobile. Lors de l'opération de fluotournage, il est prévu de décaler et excentrer l'extrémité d'une enveloppe cylindrique au 20 travers, à la fois, d'un outil de fluotournage et de moyens d'entraînement permettant de conférer à ladite enveloppe un mouvement de translation, essentiellement dans une direction perpendiculaire à son axe. La solution décrite dans ce document permet également de 25 conférer à l'enveloppe un mouvement de rotation autour d'un axe qui lui est perpendiculaire pour donner à ladite extrémité une orientation différente, en sorte que son axe ne soit plus parallèle à l'axe de l'enveloppe. Les différents dispositifs décrits dans ces documents 30 présentent cependant un certain nombre d'inconvénients et de contraintes dont la conséquence est de restreindre leur champ d'utilisation. D'ailleurs l'un des inconvénients majeurs de ces dispositifs concerne le fait qu'ils requièrent tous des moyens 35 de chauffage, de type classique, à induction ou à gaz, permettant d'atteindre, au niveau des zones à façonner, les températures de fluage du métal considéré. Le fait de soumettre les pièces métalliques à des températures élevées par le biais de ces méthodes 5 traditionnelles a pour conséquence de provoquer au niveau des zones concernées un dépôt de calamine imposant une opération de nettoyage. Par ailleurs, la tendance actuelle est d'utiliser des pièces métalliques présentant des épaisseurs de plus en plus 10 importantes et qui imposent de ce fait des températures de travail de plus en plus élevées, auxquelles les outils traditionnels ne sont pas toujours aptes à résister. Ainsi, on aboutit régulièrement soit à des détériorations prématurés des outils, soit à la production de pièces réalisées 15 à des températures plus faibles et sous l'action d'une force plus importante, qui peuvent alors présenter des fragilités dues à des tensions créées dans le métal. D'autre part, les dispositifs classiques présentent également l'inconvénient de nécessiter le recours à des 20 lubrifiants, ce qui implique une étape supplémentaire de dégraissage de la pièce, à la fin du processus de fabrication, ainsi qu'un traitement des résidus de graisses qui ne peuvent généralement être évacués qu'en respectant les procédures relatives aux déchets toxiques. La présente invention se veut à même, par conséquent, de pallier à ces différents inconvénients, grâce à un dispositif permettant de réaliser le formage de pièces métalliques, rapidement et de manière économique, sans nécessiter le recours à des moyens de chauffage classiques. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif utilisé pour l'ogivage, le fluotournage, ou le fluoperçage de pièces métalliques de section ronde et/ou ovode, du type comprenant au moins un outil en céramique appliqué sur ladite pièce à ogiver, fluotourner, ou fluopercer, l'un et/ou l'autre 35 étant animé d'un mouvement de translation et/ou de rotation, caractérisé en ce que ledit outil en céramique comporte, en surface, une succession de reliefs formant, selon le cas, des saillies et/ou des rainures, de manière à produire une augmentation de la température de ladite pièce lors de l'ogivage, du fluotournage, ou du fluoperçage. Selon une première caractéristique du présent dispositif, lesdites rainures et lesdites saillies formant la succession de reliefs sur la surface dudit outil en céramique présentent, selon le cas, une profondeur ou une épaisseur comprises entre 0,2 mm et 0,5 mm. Selon une possibilité de réalisation, le présent dispositif se caractérise, par ailleurs, en ce que ledit outil en céramique est défini par un foret de fluoperçage comprenant en surface des reliefs formés par une alternance régulière de saillies d'épaisseurs successivement croissantes puis 15 décroissantes. Tout particulièrement selon un mode de réalisation préférentiel, les reliefs sont formés par une alternance régulière de saillies présentant une première épaisseur et de part et d'autre desquelles sont est ménagée des saillies 20 présentant une seconde épaisseur, inférieure à ladite première épaisseur, et délimitant deux par deux à chaque fois une rainure. Selon une autre forme de réalisation, ledit dispositif peut également se caractériser en ce que ledit outil est défini 25 par une matrice concave, dont la paroi interne de forme sensiblement ogivale présente, en surface, une alternance de sillons et de creux disposés de manière radiale autour de ladite paroi. Selon une forme de réalisation préférentielle, le présent 30 dispositif se caractérise en ce que la largeur desdites rainures et desdites saillies va rétrécissant de la base vers le sommet de l'outil en céramique. De manière particulièrement avantageuse, le présent dispositif se caractérise en outre en ce que ledit outil en 35 céramique est réalisé d'une seule pièce. Cependant, il peut également se caractériser en ce que ledit outil est réalisé à partir d'une pluralité d'éléments assemblés. Par ailleurs, la présente invention se rapporte également 5 à l'application d'un dispositif tel que précédemment décrit pour la conception d'éléments entrant dans la composition de lignes d'échappement de véhicules automobiles. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se 10 rapportant à un exemple de réalisation donné à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant au dessin ci-joint dans lequel: - la figure 1 correspond à une vue schématique en coupe longitudinale d'une première forme de réalisation d'un outil tel que mis en òuvre dans le présent dispositif, - la figure 2 est une représentation schématique, en coupe selon A-A, de l'outil représenté à la figure 1, - la figure 3 correspond à une vue schématique en coupe longitudinale d'une seconde forme de réalisation d'un outil tel que mis en oeuvre dans le présent dispositif, - la figure 4 est une représentation schématique, en coupe selon B-B, de l'outil représenté à la figure 3. La présente invention a pour objet un dispositif pour 25 ogiver, fluotourner et/ou fluopercer des pièces notamment métalliques, telles que des tubes en acier, par exemple pour fabriquer des éléments entrant dans la composition d'un moteur de véhicule automobile. Un tel dispositif comprend, de manière classique, un outil 30 1 en céramique apte à être mis en mouvement de rotation et/ou de translation, le cas échéant par rapport à lui-même et/ou par rapport audit tube contre lequel il est appliqué. L'outil 1 peut présenter un grand nombre de formes, notamment cylindrique ou sphérique, adaptées en fonction du 35 travail à réaliser. Ainsi, il peut emprunter la forme d'un foret, d'une matrice ou encore d'un galet. En fait, selon la présente invention, ledit outil 1 a la particularité de comporter, en surface, des reliefs formant une succession de saillies 10, Il et de rainures 12 dont la présence permet d'induire spontanément et de manière tout à 5 fait surprenante, une élévation très rapide de la température au niveau de la pièce à former. En fait, cette élévation de température résulte d'un effet de martelage, suite au contact et au mouvement de rotation relatif entre ladite pièce et ledit outil 1. Cette rotation 10 peut être imprimée, par exemple, par le biais d'une machine à commande numérique classique qui travaille à des vitesses comprises entre 10000 et 15000 tours/min. Ceci permet d'atteindre très rapidement la température de fluage du métal, de l'ordre de 12000C, sans toutefois 15 nécessiter le recours à des moyens de chauffage additionnels. Cette caractéristique permet donc non seulement d'éviter l'inconvénient précité de formation de calamine, mais également de simplifier le dispositif utilisé pour réaliser ledit fluotournage, ledit ogivage ou ledit fluoperçage. D'autre part, l'on a pu constater qu'un tel outil 1 se révélait particulièrement résistant à de très hautes températures et qu'il présentait une capacité de glissement remarquable autorisant un formage desdites pièces sans la moindre lubrification. Les différentes opérations en sont donc grandement facilitées, voire accélérées et peuvent avoir lieu dans des conditions de travail optimales et particulièrement économiques. De telles caractéristiques permettent aussi de tirer 30 réellement profit des propriétés inhérentes à la céramique constituant un tel outil 1, et d'éviter les phénomènes d'arrachement de métal constatés avec des outils en d'autres matériaux. De préférence, les différentes saillies 10, 11 ou rainures 35 12 définissant les reliefs à la surface de l'outil 1 présenteront une épaisseur, le cas échéant, une profondeur, de l'ordre de 0,2 à 0,5 mm. Evidemment, lesdites saillies 10, 11 ou rainures 12, peuvent également être réalisés sur la totalité de la surface de l'outil 1. Une première forme de réalisation de l'outil 1, représentée à la figure 1 concerne plus particulièrement le domaine du fluoperçage. Selon une possibilité de réalisation, le présent 10 dispositif se caractérise, par ailleurs, en ce que ledit outil en céramique est défini par un foret de fluoperçage comprenant en surface des reliefs formés par une alternance. Ainsi, l'outil 1 est défini par un foret 2 comprenant en surface des reliefs formés, tel que visible à la figure 2, par 15 une alternance régulière de saillies 10, 11 d'épaisseurs successivement croissantes puis décroissantes. En l'occurrence, il s'agit de trois saillies 10 présentant une première épaisseur et encadrées de saillies 11 (deux dans le mode de réalisation illustré), présentant une seconde épaisseur, 20 inférieure à la première. Ces saillies 11, de plus faible épaisseur entre deux saillies 10, délimitent, à chaque fois deux à deux, une rainure 12. D'autre part, de manière particulièrement avantageuse, les rainures 12 et les saillies 10, 11 définissant le relief à la 25 surface du foret 2 présentent, de préférence, une largeur qui va rétrécissant de la base 21, 31 vers le sommet 22, 32 de l'outil 1 en céramique. Grâce à un tel outil 1 avec de telles caractéristiques, il est possible de réaliser sur des tubes très fins des trous 30 fluopercés dans lesquels l'on peut procéder à des taraudages, directement, sans aucun autre apport de matière ou de soudure. De plus, intérieurement à ces tubes, aux abords de ces trous fluopercés, il n'apparaît pas, comme il est d'usage avec d'autres types d'outils, d'arrachement de matière, sous forme 35 de bavures, susceptibles de se détacher. Il convient d'observer, par exemple dans le domaine des lignes d'échappement intégrant des tronçons de tube ainsi fluoperçés, que ces bavures, en venant se détacher, peuvent endommager sérieusement le corps d'un catalyseur situé en aval. Une autre forme de réalisation envisageable, destinée à l'ogivave, est représentée schématiquement aux figures 3 et 4. L'outil 1 est ici conçu sous la forme d'une matrice 3 concave définissant une sorte d'étui à l'intérieur duquel la pièce à travailler est apte à être introduite. Ladite matrice comprend une paroi interne 30 de forme sensiblement ogivale qui présente, en surface, une alternance de sillons 10 et de rainures 12 disposés de manière radiale autour de ladite paroi 30, et dont la largeur va rétrécissant de la base 31 vers le sommet 32, et qui permettent, tel que 15 précédemment décrit, d'atteindre très rapidement la température de fluage, au travers de la simple friction à haute vitesse, de l'outil 1 sur ladite pièce. Là encore, l'ogivage de la pièce est réalisé rapidement, sans apport de matière ou de soudure complémentaire, en évitant 20 tout dépôt de calamine, et sans détérioration prématurée de l'outil 1. La présente invention apporte, par conséquent, un net progrès dans le domaine technique considéré. D'autre part, il faut également noter que l'outil 1 peut, 25 si nécessaire, être conçu d'une seule pièce, ce qui permet de lui conférer une solidité exceptionnelle, apte à résister à des contraintes particulièrement sévères. Bien entendu, un outil 1 fabriqué par l'assemblage de plusieurs éléments entre eux est tout à fait envisageable et 30 parfaitement adapté aux conditions de travail classiques. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces 35 divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1. Dispositif utilisé pour l'ogivage, le fluotournage, ou le fluoperçage de pièces métalliques de section ronde et/ou 5 ovode, du type comprenant au moins un outil (1) en céramique appliqué sur ladite pièce à ogiver, fluotourner, ou fluopercer et apte à être animé d'un mouvement de translation et/ou de rotation tandis que ladite pièce métallique est animée d'un mouvement de rotation autour de son axe principal, caractérisé 10 en ce que ledit outil (1) en céramique comporte, en surface, une succession de reliefs formant, selon le cas, des saillies (10, 11) et/ou des rainures (12), de manière à produire une augmentation de la température de ladite pièce lors de l'ogivage, du fluotournage, ou du fluoperçage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites rainures (12) et lesdites saillies (10, 11) formant la succession de reliefs sur la surface dudit outil (1) en céramique présentent, selon le cas, une profondeur ou une épaisseur comprises entre 0,2 mm et 0,5 mm. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit outil (1) en céramique est défini par un foret (2) de fluoperçage comprenant en surface des reliefs formés par une alternance régulière de saillies (10, 11) d'épaisseurs successivement croissantes puis 25 décroissantes. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits reliefs sont formés par une alternance régulière de saillies (10) présentant une première épaisseur et de part et d'autre desquelles sont est ménagée des saillies (11) 30 présentant une seconde épaisseur, inférieure à ladite première épaisseur, et délimitant deux par deux à chaque fois une rainure (12). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit outil (1) est défini par une 35 matrice (3) concave, dont la paroi interne (30) de forme sensiblement ogivale présente, en surface, une alternance de sillons (10) et de rainures (12) disposés de manière radiale autour de ladite paroi (30). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la largeur desdites rainures (30) et 5 desdites saillies (10,11) va rétrécissant de la base (21, 31) vers le sommet (22, 32) de l'outil (1) en céramique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit outil (1) en céramique est réalisé d'une seule pièce. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit outil (1) est réalisé à partir d'une pluralité d'éléments assemblés. 9. Application d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la conception d'éléments 15 entrant dans la composition de lignes d'échappement de véhicules automobiles.