Brevet FR2935619A1 — publié le 20100312

PROCEDE DE FABRICATION D'UN STABILISATEUR TUBULAIRE La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un stabilisateur tubulaire, dans lequel un tube d'acier est chauffé jusqu'à une température comprise entre 900°C et 1 000°C, puis au moins une extrémité dudit tube est évasée, dans un outil de formage, par insertion axiale d'un poinçon de refoulement. Des stabilisateurs sont des éléments élastiques contribuant, dans un véhicule automobile, à l'amélioration de la tenue de route. L'effet d'élasticité est obtenu par torsion de barres de torsion le plus souvent rondes montées, dans le véhicule, transversalement par rapport à la direction du déplacement. En vue de la stabilisation, l'on tire parti de la force de résistance du matériau s'opposant à une torsion. Si la caisse du véhicule est inclinée vers le côté lors d'un déplacement en courbe, sous l'effet de la force centrifuge, la roue située à l'intérieur de la courbe exerce une action élastique plus accentuée que celle de la roue située à l'extérieur. Le stabilisateur accuse ainsi une torsion et agit, par sa force élastique, en opposition à l'inclinaison latérale. Il était, jusqu'à présent, classique de produire des stabilisateurs à partir de barres pleines. Pour des raisons d'économie pondérale, l'on est passé, depuis longtemps déjà, à la fabrication de stabilisateurs à partir de tubes. Il est alors tiré profit du rapport, plus propice dans un tube que dans une barre pleine, existant entre le couple de résistance à la torsion et la masse dudit tube. Pour rattacher des stabilisateurs tubulaires rectilignes à la caisse du véhicule, par exemple à la suspension des roues, lesdits stabilisateurs sont évasés et refoulés au niveau de leurs deux extrémités. Dans un procédé connu, des tubes d'acier sont chauffés à une température comprise entre 900°C et 1 000°C, préalablement au refoulement, puis les extrémités du tube en acier sont évasées dans un outil de formage, par insertion axiale de poinçons de refoulement. A l'issue de l'opération d'évasement, il peut advenir que le poinçon de refoulement soit logé dans l'extrémité du stabilisateur avec assise très ferme, si bien que ledit stabilisateur est allongé lors de l'extraction des poinçons, ce qui peut entraîner des différences de longueur dans les stabilisateurs. Il peut également se produire un refoulement imparfait. La durée de vie des poinçons de refoulement s'en trouve, de surcroît, négativement affectée. D'après le brevet EP-B1-1 401 596, l'état de la technique englobe un procédé d'évasement d'une ébauche tubulaire s'opérant en deux étapes, un évasement préalable de l'extrémité étant tout d'abord effectué au moyen d'un poinçon de refoulement. L'évasement ultérieur est ensuite exécuté par hydroformage. Dans le procédé connu de par le brevet EP-B1- 184 101, l'extrémité d'un tube est tout d'abord partiellement évasée en mode mécanique, puis recuite au cours d'une phase d'usinage amont, auquel cas il est fait usage d'un poinçon déployable qui est tout d'abord inséré dans le sens axial, est ensuite déployé, et dont l'enfoncement axial se poursuit sur une distance limitée. Le brevet EP-B1-1 690 612 décrit un procédé d'évasement des extrémités d'un tube, par mise en forme. Préalablement au refoulement des extrémités, le tube d'acier est soumis à un traitement préalable propre à conférer, à la rigidité, les propriétés mécaniques souhaitées. Le refoulement est effectué en une passe, à une 15 température des extrémités comprise entre 500°C et 550°C. En se fondant sur l'art antérieur, l'invention a pour objet de fournir un procédé rationnel et économique, permettant la fabrication de stabilisateurs de haute qualité, dans lesquels des différences de longueur desdits stabilisateurs soient évitées, et la longévité des poinçons de refoulement puisse également être accrue. 20 Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que l'opération d'évasement comprend une première étape d'évasement et une seconde étape d'évasement, séparées par une interruption, de sorte que la seconde étape est exécutée à une température de l'extrémité comprise entre 500°C et 600°C. Pour produire un stabilisateur conforme à l'invention, un tube d'acier est 25 chauffé jusqu'à une température comprise entre 900°C et 1 000°C, d'environ 920°C en règle générale. Le tube chauffé est ensuite abloqué dans un outil de formage et évasé, à au moins une extrémité, par insertion axiale d'un poinçon de refoulement dans ladite extrémité. Au cours de la première étape de l'opération d'évasement, le poinçon de 30 refoulement ne s'engage que jusqu'à environ 50 % dans l'extrémité et ne déforme que la première région de ladite extrémité tubulaire, laquelle se refroidit alors. A l'issue de l'interruption, l'extrémité présente une température comprise entre 500°C et 600°C. La seconde étape d'évasement est exécutée dans l'enchaînement. Au cours de cette seconde étape, le poinçon se déplace jusqu'à la butée et parachève la mise en 35 forme, de sorte que l'extrémité présente le profil évasé recherché. Ce mode opératoire est rationnel et peu onéreux. L'on obtient des stabilisateurs de haute qualité, à extrémités refoulées évasées de manière précise. Des zones d'affaiblissement sont évitées dans les extrémités évasées et refoulées. Le stabilisateur offre, en particulier, unc arête frontale nette. Les poinçons de refoulement ne restent plus coincés dans les extrémités tubulaires à l'issue des opérations d'évasement et de refoulement. Le formage obtenu est irréprochable. Les poinçons subissent une usure moindre et durent plus longtemps. D'inadmissibles écarts de longueur des stabilisateurs s'en trouvent semblablement évités. Dans le principe, il est envisageable de n'évaser qu'une extrémité d'un tube. Le stabilisateur se compose ensuite, de préférence, de plusieurs éléments tubulaires qui sont solidarisés soit directement, soit par des éléments intermédiaires. De préférence, les deux extrémités d'un stabilisateur sont simultanément refoulées et évasées dans un outil de formage. Conformément à l'invention, le poinçon de refoulement peut être commodément rappelé en sens inverse de la direction du refoulement à l'issue de la première étape d'évasement. Ledit poinçon peut alors n'être rappelé que d'une certaine distance, ou bien être totalement extrait de l'extrémité du tube d'acier. Etant donné que ledit tube se refroidit déjà légèrement lors de la première étape d'évasement, la dissociation entre l'extrémité et le poinçon s'opère de façon correcte. La mise en forme est ensuite conduite à son terme au cours de la seconde étape d'évasement. Conformément à l'invention, le poinçon de refoulement est, de préférence, rappelé à sa position initiale à l'issue de la première étape d'évasement. Au cours de la seconde étape d'évasement, ledit poinçon peut ainsi, de nouveau, partir d'une position bien définie. Conformément à l'invention, la course de refoulement peut avantageusement représenter, lors de la première étape d'évasement, de 40 % à 60 % de la course totale de refoulement. Elle représente, en particulier, environ 50 % de ladite course totale lors de ladite première étape. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre un stabilisateur tubulaire ; et les figures 2 à 6 montrent, schématiquement, différentes étapes techniques de l'opération d'évasement effectuée sur une extrémité d'un tube d'acier. La figure 1 représente un stabilisateur tubulaire 1, évasé et refoulé à ses deux extrémités 2. Un tube 3, en un alliage d'acier apte à la trempe et au revenu, est utilisé pour produire le stabilisateur 1. Ledit tube 3 est chauffé jusqu'à une température d'environ 920°C, après quoi les extrémités 2 dudit tube sont évasées par insertion axiale d'un poinçon de refoulement 4. Ledit tube 3 est alors abloqué dans un outil de formage. L'opération d'évasement d'une extrémité 2 est commentée à l'appui des figures 2 à 6. La figure 2 montre l'extrémité non déformée 2 d'un tube d'acier 3. L'évasement de l'extrémité 2 s'opère au moyen d'un poinçon de refoulement 4 comprenant un corps 5 adapté au profil d'une extrémité 2 évasée, et une butée postérieure 6. Dans une position initiale A selon la figure 2, le poinçon 4 se trouve à l'extérieur de l'extrémité 2, dans le sens axial, vis-à-vis d'un axe longitudinal L du tube 3. Pour procéder à l'évasement de l'extrémité 2, le poinçon de refoulement 4 est introduit dans ladite extrémité 2. La direction du refoulement est symbolisée par une flèche S. Lors d'une première étape d'évasement I telle qu'illustrée sur la figure 3, le poinçon 4 pénètre d'environ 50 % dans l'extrémité 2. Au cours de la première étape I, par conséquent, la course de refoulement a représente environ 50 % de la course totale de refoulement b (cf. figure 6). Après la première étape d'évasement l'opération d'évasement est interrompue et le poinçon de refoulement 4 est rappelé en sens inverse de la direction de refoulement, comme cela est illustré sur la figure 4. Ledit poinçon 4 peut alors être intégralement extrait de l'extrémité 2, puis rappelé à sa position initiale. Le rappel du poinçon 4 est symbolisé par une flèche Z. L'extrémité 2 se refroidit jusqu'à une température comprise entre 500°C et 600°C. L'opération d'évasement est ensuite achevée lors d'une seconde étape d'évasement II (cf. figure 5 à cette fin). Durant l'étape II, le poinçon de refoulement 4 s'engage dans l'extrémité 2 jusqu'à la butée 6, à partir de l'emplacement bien défini dans la position initiale A, et marque l'achèvement de la mise en forme. Il s'opère alors une mise en forme et un évasement, ainsi qu'un refoulement corrects de l'extrémité 2. La figure 6 montre l'extrémité 2 d'un stabilisateur 1, à l'état évasé définitif Le poinçon de refoulement 4 est de nouveau extrait de l'extrémité 2 en sens inverse de la direction du refoulement. L'extrémité 2 évasée comprend une première région 7 cylindrique droite de section circulaire, et une seconde région 8 se rétrécissant, à partir de la première région, pour rejoindre le diamètre initial du tube 3. L'on obtient, de manière rationnelle et économique, des stabilisateurs 1 de haute qualité, offrant des extrémités 2 à formage bien défini. Des différences de longueur, dues à un coincement de poinçons de refoulement 4, peuvent être évitées. Etant donné que lesdits poinçons 4 ne se coincent plus, est également possible d'accroître la longévité desdits poinçons 4. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. Liste des références numériques 10 1 stabilisateur 2 extrémité du stabilisateur 3 tube d'acier 4 poinçon de refoulement 5 corps du poinçon 15 6 butée du poinçon 7 région cylindrique de l'extrémité du stabilisateur 8 région rétrécie de l'extrémité du stabilisateur a course de refoulement 20 course totale de refoulement A position initiale L axe longitudinal du tube S direction du refoulement Z direction du rappel REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un stabilisateur tubulaire (1), dans lequel un tube d'acier (3) est chauffé jusqu'à une température comprise entre 900°C et 1 000°C, puis au moins une extrémité (2) dudit tube (3) est évasée, dans un outil de formage, par insertion axiale d'un poinçon de refoulement (4), procédé caractérisé par le fait que l'opération d'évasement comprend une première étape d'évasement (I) et une seconde étape d'évasement (II), séparées par une interruption, de sorte que la seconde étape (II) est exécutée à une température de l'extrémité (2) comprise entre 500°C et 600°C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le poinçon de refoulement (4) est rappelé en sens inverse de la direction du refoulement (S) à l'issue de la première étape d'évasement (I). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le 15 poinçon de refoulement (4) est rappelé à sa position initiale (A) à l'issue de la première étape d'évasement (I). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que, lors de la première étape d'évasement (I), la course de refoulement (a) représente de 40 % à 60 %, de préférence 50 % de la course totale de refoulement 20 (b).