Brevet FR2859654A1 — publié le 20050318

La présente invention se rapporte à un procédé de fermeture d'une extrémité d'un tube métallique sans chauffage préalable et aux moyens destinés à le mettre en oeuvre. On connaît le principe du fluotournage qui consiste à déformer ou à conformer la matière par un outil rotatif travaillant en pression contre une surface métallique également entraînée en rotation. La matière est chauffée par le travail de l'outil et, le métal devenant plus malléable, permet d'effectuer un certain nombre de modifications de forme sur de petites pièces. Lorsque les dimensions augmentent, le chauffage apporté par le travail de l'outil s'avère rapidement insuffisant, rendant ainsi nécessaire un apport de chaleur extérieur supplémentaire pour arriver à donner la forme souhaitée au métal de la partie de pièce en cours de conformation. Il en est de même pour les opérations concernant directement l'invention c'est-à-dire la fermeture de tubes métalliques à section circulaire sans apport de matière et sans chauffage préalable. Si les extrémités des tubes de petit diamètre peuvent être obturées par le simple rabattement de la matière à l'aide d'un outil de fluotournage par exemple une molette ou par un outil en forme de cavité, par la seule chaleur engendrée par le travail de l'outil, cette dernière s'avère rapidement insuffisante lorsque les diamètres dépassent des valeurs de l'ordre de 20 mm ou nécessite pour les diamètres moyens une durée de travail machine trop longue. On a remédié à cet inconvénient dans la technique antérieure en préchauffant le métal au niveau de l'extrémité par une énergie extérieure. On connaît une réalisation selon laquelle l'extrémité du tube est chauffée à la flamme conduisant à des inconvénients importants de sécurité et de 2859654 2 complexité en même temps qu'une consommation importante d'énergie supplémentaire. On connaît aussi une réalisation utilisant le chauffage par induction. Celle-ci faisant appel à une technique de pointe, conduit à une forte incidence sur le prix global de la machine. La présente invention a pour but de permettre d'arriver à l'obturation de l'extrémité d'un tube sans apport de chaleur autre que celle fournie par le seul travail de l'outil dans des temps de cycle machine compatibles avec les exigences d'une production industrielle. A cet effet l'invention concerne un procédé d'obturation de l'extrémité d'un tube métallique sans chauffage préalable en ramenant la matière de ce tube vers le centre de l'ouverture d'extrémité caractérisé en ce que l'on monte le tube dans un mandrin de serrage, que l'on entraîne éventuellement en rotation ce tube, que l'on amène en contact rotatif avec l'extrémité du tube une molette à surface active résistante, que l'on fait avancer cette molette en rapprochement contre le tube et en déplacement longitudinal le long de ce tube selon une commande appropriée en fonction de la forme finale de l'obturation à obtenir réalisant ainsi un travail de préformage, que l'on procède au retrait de la molette lorsqu'elle est parvenue à l'extrémité du tube, que l'on applique frontalement un outil rotatif plat à face avant plane de travail contre l'ouverture préformée pour rabattre la matière vers le centre et fermer l'ouverture, que l'on procède aux opérations de finition. L'invention se caractérise aussi par le fait que pour les tubes de petit diamètre, on peut se dispenser du travail de préformage à la molette. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, 2859654 3 donnée à titre d'exemple et accompagnée du dessin dans lequel la figure unique est une vue en plan d'une machine permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. La machine d'usinage représenté sur la figure unique se compose d'un bâti supportant une table de travail 1 prolongée par un poste de chargement 2 des tubes 3 à obturer attenant ou juxtaposé à un poste de déchargement 4. Ces postes comprennent des pinces telles que 5 de préhension et de maintien des tubes 3 à obturer et des pinces telles que 6 des tubes obturés 7. On peut citer à titre d'exemple de réalisation des pinces 5 et 6 les pinces hydrauliques. Sur la table de travail sont montés deux mandrins de serrage 8 et 9 des tubes, entrainés chacun en rotation dans le cas d'un tube à section circulaire par un ensemble à moteur électrique 10 et 11 et à courroie 12 et 13. Ces deux madrins de serrage 8 et 9 peuvent être immobiles dans le cas de tubes dont les formes de section ne sont pas de révolution. Ces deux mandrins de serrage 8 et 9 sont utilisés successivement. Pendant qu'un tube est obturé, on procède à l'extraction puis à l'évacuation de l'autre mandrin d'un tube déjà obturé puis à l'introduction d'un tube à obturer afin d'améliorer la cadence de travail. Par ailleurs, la table de travail porte un ensemble d'obturation 14 se composant d'un support sur lequel est monté un chariot transversal 15 portant à déplacement un chariot longitudinal 16. Ces deux chariots se déplacent dans des directions perpendiculaires. La composition des mouvements de ceux-ci permet de positionner exactement l'outil dans sa présentation de travail. Un plateau de réglage angulaire 17 est monté pivotant sur le chariot longitudinal 16. Sur ce plateau pivotant de réglage angulaire 17 est fixé un moteur électrique porte-outil 2859654 4 18 entraînant un outil d'usinage 19 à partie active en matière dure et résistante mécaniquement et thermiquement par exemple en céramique, destiné à rabattre la matière pour fermer l'extrémité en regard des tubes 3 à obturer qui se présentent devant lui. La tête de travail de l'ensemble d'obturation 14 peut se déplacer, grâce aux chariots 15 et 16, d'un mandrin de serrage à l'autre afin de diminuer les temps morts. A cet effet, tous les mouvements des chariots croisés 15 et 16 ainsi que ceux du plateau pivotant de réglage angulaire 17 sont asservis par une commande numérique permettant à l'utilisateur la programmation des différentes formes souhaitées pour les fermetures d'extrémité. Un aspirateur 20 relié par un conduit d'aspiration 21 à un carter 22 enveloppant l'outil 19 permet d'évacuer les poussières, les déchets d'usinage et de refroidir l'outil 19. En ce qui concerne l'outil rotatif 19, il a été trouvé expérimentalement que des outils à face plane en céramique convenaient le mieux. Pour diminuer le temps de chauffe et éviter l'apport d'une énergie extérieure, il a été imaginé de créer des discontinuités sur l'outil rotatif. Cet outil rotatif 19 présentant une surface de travail circulaire et plane, on a pensé à réaliser des discontinuités radiales. On est ainsi arrivé à une surface de travail plane pourvue d'une pluralité de gorges ou de rainures radiales en étoile débutant en périphérie et de longueur limitée. Pour des raisons liées au travail plus intensif de la matière au centre et pour mieux réaliser l'obturation centrale et sa finition, l'outil comporte une zone centrale exempte de rainures c'est-à- dire que les rainures convergeant vers le centre s'arrêtent bien avant celui-ci. Cette zone centrale lisse peut varier en dimensions et en surface selon les 2859654 5 diamètres des tubes à obturer. La machine comporte sur un ensemble annexe mobile ou monté orientable sur le chariot transversal 15, un outil rotatif supplémentaire 23 entraîné par un bloc moteur 24 pour l'obturation des tubes de plus gros diamètre par exemple ceux supérieurs à une limite située à environ 20 mm. Cet outil supplémentaire 23 est un outil de préformage par exemple une molette 25 à surface de 10 travail en céramique dont la course et la trajectoire de travail sont réglables et fonction de la forme souhaitée pour la fermeture de l'extrémité du tube. Une brosse 26 permet d'effectuer le travail de nettoyage et de polissage. Pour des raisons commerciales et de traitement ultérieur de surface, on demande des fermetures d'extrémités à formes géométriques régulières et à caractéristiques esthétiques comme les formes ogivales, plates, arrondies ou rondes etc.. Toutes ces formes d'obturation sont possibles grâce à l'invention. Il suffit de programmer en conséquence les courses et les trajectoires de l'outil ou des outils. On décrira maintenant le procédé général d'obturation en extrémité des tubes sans chauffage préalable selon la présente invention. On monte un tube de diamètre supérieur à 20 mm à obturer dans un mandrin de serrage en le faisant dépasser d'une longueur de saillie conforme à la phase de travail d'obturation. On réalise un préformage à la molette 25 par le travail de celle-ci contre l'extrémité du tube selon une course et une trajectoire commandée qui est fonction de la forme désirée par exemple ogivale arrondie ou hémisphérique. Pour ce faire, on entraîne le tube 3 en rotation ainsi que la molette de préformage 25. On 20 2859654 6 amène en contact rotatif la molette de préformage 25 avec l'extrémité du tube, on déplace cette molette 25 selon une trajectoire programmée en rapprochement et le long de l'extrémité du tube. Pour des tubes de section non circulaire, ceux-ci resteront en principe immobiles ou pourront être entraînés de manière à rester en contact permanent avec l'outil pendant le travail de conformation. A l'inverse, on pourra prévoir le mouvement de l'outil pour que celui-ci reste en contact permanent avec l'extrémité du tube pendant le travail d'obturation. Dès que cette phase est terminée, c'est-à-dire, de suite après le retrait de la molette 25, on fait intervenir l'outil rotatif plat 19 dont on applique frontalement en rotation la face avant plane contre l'extrémité du tube déjà préconformée par la molette. La course de l'outil est fonction du diamètre du tube et de la forme souhaitée pour l'extrémité obturée car on refoule la matière vers l'intérieur de l'ouverture jusqu'à obturation complète. On procède ensuite aux opérations liées au travail de finition notamment l'ébavurage, le brossage et le polissage réalisées pour l'essentiel avec la brosse 26. Pour les tubes de plus petits diamètres, on peut se dispenser de préformage. On n'utilise ainsi que l'outil rotatif 19 dans un travail se composant d'un rapprochement de biais et d'un contact de biais suivi d'un travail frontal, ce qui permet de laisser la molette 25 inactive et de gagner en temps de machine. Il faut ajouter que dans certains cas, un travail par contact frontal et rapprochement suffit. Il faut mentionner que l'obturation ainsi réalisée par la seule utilisation de la matière du tube est propre et régulière. Il n'existe pas de dépôt de calamine ni à l'intérieur, ni à l'extérieur. De plus, 2859654 7 l'obturation est parfaitement étanche aux liquides. A cet effet des tests d'étanchéité ont été effectués avec succès sous une pression d'épreuve de 200 bar. La présente invention n'est pas limitée aux 5 seuls moyens et mode de réalisation décrits. Au contraire elle en embrasse toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obturation de l'extrémité d'un tube métallique sans chauffage préalable en ramenant la matière de ce tube vers le centre de l'ouverture d'extrémité caractérisé en ce que l'on monte le tube (3) dans un mandrin de serrage (8) ou (9), que l'on entraîne éventuellement en rotation ce mandrin, que l'on amène en contact rotatif avec l'extrémité du tube une molette (25) à surface active résistante, que l'on fait avancer cette molette (25) en rapprochement contre le tube et en déplacement longitudinal le long de ce tube (3) selon une commande appropriée en fonction de la forme finale de l'obturation à obtenir réalisant ainsi un travail de préformage, que l'on procède au retrait de la molette (25) lorsqu'elle est parvenue à l'extrémité du tube, que l'on applique frontalement un outil rotatif (19) plat à face avant plane de travail contre l'ouverture préformée pour rabattre la matière vers le centre et fermer l'ouverture, que l'on procède aux opérations de finition. 2. Procédé d'obturation de l'extrémité d'un tube métallique de petit diamètre sans chauffage préalable en ramenant la matière de ce tube vers le centre de l'ouverture d'extrémité caractérisé en ce que l'on monte le tube (3) dans un mandrin de serrage (8) ou (9), que l'on entraîne éventuellement en rotation ce mandrin, que l'on applique de biais puis frontalement un outil rotatif (19) plat à face avant plane de travail contre l'ouverture d'extrémité pour rabattre la matière vers le centre et fermer l'ouverture, que l'on procède aux opérations de finition. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la molette (25) est à surface active en céramique. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la surface active de la face de 2859654 9 travail de l'outil rotatif plat (19) est en céramique. 5. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que la surface active de la face de travail de l'outil rotatif plat (19) en céramique présente des discontinuités. 6. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que les discontinuités sont radiales 7. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on applique directement frontalement l'outil plat pour des tubes de petit diamètre. 8. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que le diamètre des tubes de petit diamètre est inférieur à 20 mm. 9. Machine pour la mise en oeuvre du procédé tel que revendiqué ci-dessus caractérisé en ce qu'elle se compose d'un bâti supportant une table de travail 1 prolongée par un poste de chargement 2 des tubes 3 à obturer attenant à un poste de déchargement 4 des tubes obturés et en ce que ces postes comprennent des pinces de préhension (5) et de maintien des tubes (3) à obturer et des pinces (6) des tubes obturés (7) et en ce que sur la table de travail (1) sont montés deux mandrins de serrage (8) et (9) des tubes entrainés chacun en rotation dans le cas d'un tube à section circulaire par un ensemble à moteur électrique respectivement (10) et (11) et à courroie (12) et (13) et en ce que ces deux madrins de serrage (8) et (9) sont utilisés successivement et en ce que la table de travail (1) porte un ensemble d'obturation 14 se composant d'un support sur lequel est monté un chariot transversal (15) portant lui même à déplacement un chariot longitudinal (16) se déplaçant dans des directions perpendiculaires et en ce qu'un plateau de réglage angulaire (17) est monté pivotant sur le chariot longitudinal (16) et sur celui-ci est fixé un moteur électrique porte-outil (18) entraînant un outil 2859654 10 rotatif d'obturation (19) destiné à rabattre la matière au centre pour fermer l'extrémité en regard des tubes (3) à obturer qui se présentent devant lui et en ce que la tête de l'ensemble d'obturation (14) peut se déplacer grâce aux chariots (15) et (16) d'un mandrin de serrage à l'autre afin de diminuer les temps morts et en ce qu'un aspirateur (20) est relié par un conduit d'aspiration (21) à un carter {22) enveloppant l'outil (19). 10. Machine selon la revendication 9 caractérisée en ce que l'ensemble est complété par un outil de préformage entraîné par un moteur monté orientable sur un support annexe ou sur le chariot transversal (15). 11. Machine selon la revendication précédente caractérisée en ce que l'outil de préformage est une molette (25). 12. Machine selon la revendication 8 caractérisée en ce que l'outil rotatif plat (19) présente une surface de travail en céramique et comporte des discontinuités radiales. 13. Machine selon la revendication précédente caractérisée en ce que les discontinuités radiales de l'outil (19) sont des gorges ou des rainures s'étendant de la périphérie vers le centre en laissant une zone centrale libre.