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Procédé de forgeage de tubes concentriques.
La présente invention a pour objet un procéda d'assem- blage de tubes concentriques en tous métaux oapaolea de s.e souder par forgeage, ainsi que l'outillage nécessaire pour son application.
De procédé consiste essentiellement à maintenir temporai- rement, par tous moyens appropriés, les deux tubes dans la position relative qu'ils devront définitivement occuper, à chauffer leurs extrémités à la température de soudage et à réunir ensuite par forge:age, en évasant le tube intérieur et en refermant le tube extérieur, leurs bords respectifs, sans apport de matière étrangère.
Un perfectionnement à ce procédé consiste à exécuter un renforcement des extrémités de l'un des tubes ou des deux avant forgeage, afin d'obtenir la concentricité exacte de ces tubes.
La description qui va suivre, en regard du dessin
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annexé, donné à titre d'exemple, fera mieux comprendre le principe de l'invention et comment elle peut être réalisée.
La fig. 1 est une coupe longitudinale et la fig. 2 une vue en bout des deux tubes concentriques ayant forgeage.
La fig. 3 représente en ooupe axiale lea tubes en cours de forgeage et les oublia servant à pratiquer oette opération.
La fig. 4 est une coupe par la ligne IV-IV de la fig. 3, la coupe des tubes étant représentée en traita mixtes,
La fig. 5 est une ooupe axiale, et la fige 6 une vue en bout de l'assemblage fini de forge.
La fig. 7 est une coupe axiale et la fig. 8 une vue en bout de l'assemblage terminé et paré.
Les fig. 9 à 13 représentent en ooupe divers modes de renforcement des extrémités des tubes avant forgeage.
Dans les fig. 1 et 2, les tubes 1 et 2, en tout métal ou alliage soudable par forgeage, sont maintenus concentriquement par tous moyens appropriés.
Dans ces figures, les faces planes terminales des deux tubes sont disposées dans un même plan 3; il peut en être différemment; selon la forme qu'on désire donner à l'assemblage., les épaisseurs respectives des tubes et toutes autres considéra- tions , il peut être préférable de faire dépasser le tube 1 par le tube 2 ou inversement.
La forgeage sera exécuté de préférence au moyen d'une machine à forger du type rotatif, mais il peut l'être aussibien avec une machins à percussion et tous outils appropriés.
Les tubes 1 et 2, assembles comme il a été dit plus haut et ion± les extrémités à réunir ont été portées à la tempé- rature de soudage, sont poussés, soit à la main, soit mécanique- ment, contre un mandrin central 4, fixe ou rotatif, de forme appropriée. Deux matrices 5,5 de forme convenable tournent autour du mandrin en s'en écartant et s'en rapprochant alternativement
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de façon à marteler le métal du tube extérieur tandis que le bord du tube interieur porte sur le mandrin 4.
Le martelage répété sur toute la périphérie produit un rabattement vers l'intérieur du bord du tube extérieur 1 et, par réaction sur le mandrin, un évasement du bord du tube intérieur 2, jusqu'à ce que ces bords se rencontrent et, sous l'effort du martelage, se soudent l'un à l'autre.
En prolongeant la poussée des tubes contre le mandrin 4 et le martelage, on pourra produire tne surépaisseur de la partie 6 raccordant les deux tubes, surépaisseur qui peut être aisèment réglée.
La forme des outils de forgeage et la conduite de l'opération pourront être reglées de façon qu'après forgeage,, l'assemblage ait la forme indiquée par les fig. 7 et 8.
Toutefois, afin d'assurer un bon soudage et d'éviter tout manque de matière à l'endroit soudé, on pourra les régler de telle façon qu'après forgeage 1'assemblage ait la forme représentée par les fig. 5 et 6 et enlever ensuite, si on le veut, la couronne 7 de métal en excès
Dans beaucoup de cas se prêtant à l'application de l'invention, les épaisseurs des tubes déterminées par des considérations soit de rigidité, soit de résistance à des pressions internes ou externes, soit autres, seront suffisantes pour obtenir un bon assemblage par le procedé décrit. Il peut cependant arriver que les épaisseurs ainsi determinees soient trop faibles pour assurer une bonne reussite de l'opération de forgeage. En pareil cas, on pourra au préa;aple renforcer les épaisseurs des extrémités des tubes a assembler par tous moyens appropriés.
Les renforcements représentes par les fig. 9 a 13à titre d'exemple, ont plus particulierement pour but d'assurer
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la concentricite exacte des tubes lora du forgeage, Dans la fig. 9, le tube intérieur 9 est renforcé extérieurement en 15 et, dans la fig. 10, le tube extérieur 8 intérieurement en 16; dans le cas de la fig. il, il y a renforcement externe en 17 du tube intérieur 9 et renforcement interne en 18 du tube extérieur 8 ; dans le cas de la fig. 12, renforcement externe en 19 at 20 de chacun des deux tubes 9 et8 et, dans le cas de la fig. 13, renforcement interne en 21 et 22 de chacun des deux tubes 9 et 8.
Cette enumerution et ces représentations n'ont rien -le limitatif.
Selon la nature des metaux à forger, on pourra créer pendant le forgeage, a l'endroit du soudage, une atmosphère oxydante, réductrice ou neutre, notarment par insufflation, entre les tubes, de gaz appropriés.
Il va de soi que des modifications peuvent être appor- tées au procédé qui vient d'être décrit sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
Notamment, au lieu d'évaser le tube intérieur et refermer la tube extérieur, on pourra se contenter d'évaser le tube intérieur jusqu'm ce que son métal rejoigne celui du tube extérieur, ou bien de refermer la tube extérieur sur le tube interieur, en modifiant en conséquence la forme des outils de forgeage* Il est à remarquer que les tubes supposés concentriques dans la description qui précède, peuvent n'être qu' approximative- ment concentriques.
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Concentric tube forging process.
The present invention relates to a process for assembling concentric tubes of all metals to be welded by forging, as well as the tools necessary for its application.
The process essentially consists in temporarily maintaining, by all appropriate means, the two tubes in the relative position which they will have to occupy definitively, in heating their ends to the welding temperature and then joining together by forging: age, by flaring the inner tube and closing the outer tube, their respective edges, without the addition of foreign matter.
An improvement to this process consists in carrying out a reinforcement of the ends of one of the tubes or of both before forging, in order to obtain the exact concentricity of these tubes.
The following description, opposite the drawing
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annexed, given by way of example, will give a better understanding of the principle of the invention and how it can be implemented.
Fig. 1 is a longitudinal section and FIG. 2 an end view of the two concentric tubes having forging.
Fig. 3 shows in axial view the tubes being forged and forgot them used to practice this operation.
Fig. 4 is a section taken on line IV-IV of FIG. 3, the section of the tubes being shown in mixed lines,
Fig. 5 is an axial view, and freeze 6 an end view of the finished forge assembly.
Fig. 7 is an axial section and FIG. 8 an end view of the finished and trimmed assembly.
Figs. 9 to 13 represent in a section various methods of reinforcing the ends of the tubes before forging.
In fig. 1 and 2, the tubes 1 and 2, made of any metal or alloy which can be welded by forging, are held concentrically by any suitable means.
In these figures, the flat end faces of the two tubes are arranged in the same plane 3; it may be different; depending on the shape that is desired to be given to the assembly, the respective thicknesses of the tubes and any other considerations, it may be preferable to extend the tube 1 through the tube 2 or vice versa.
Forging will preferably be carried out by means of a rotary type forging machine, but it can also be done with a percussion machine and all appropriate tools.
The tubes 1 and 2, assembled as it was said above and ion ± the ends to be joined have been brought to the welding temperature, are pushed, either by hand or mechanically, against a central mandrel 4 , fixed or rotating, of appropriate shape. Two 5.5 dies of suitable shape rotate around the mandrel, moving away from it and approaching it alternately
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so as to hammer the metal of the outer tube while the edge of the inner tube bears on the mandrel 4.
The repeated hammering around the entire periphery produces an inward folding of the edge of the outer tube 1 and, by reaction on the mandrel, a flaring of the edge of the inner tube 2, until these edges meet and, under the hammering effort, weld together.
By prolonging the thrust of the tubes against the mandrel 4 and the hammering, it will be possible to produce tne extra thickness of the part 6 connecting the two tubes, an extra thickness which can be easily adjusted.
The shape of the forging tools and the conduct of the operation can be adjusted so that after forging, the assembly has the shape shown in FIGS. 7 and 8.
However, in order to ensure good welding and to avoid any lack of material at the welded area, they can be adjusted so that, after forging, the assembly has the shape shown in FIGS. 5 and 6 and then remove, if desired, the crown 7 of excess metal
In many cases lending itself to the application of the invention, the thicknesses of the tubes determined by considerations either of rigidity, or of resistance to internal or external pressures, or others, will be sufficient to obtain a good assembly by the process. described. It may however happen that the thicknesses thus determined are too small to ensure a good success of the forging operation. In such a case, we can prea; aple strengthen the thicknesses of the ends of the tubes to be assembled by any appropriate means.
The reinforcements represented by FIGS. 9 to 13, for example, are more specifically intended to ensure
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the exact concentricity of the lora tubes of forging, In fig. 9, the inner tube 9 is reinforced on the outside at 15 and, in FIG. 10, the outer tube 8 internally at 16; in the case of fig. there is external reinforcement at 17 of the inner tube 9 and internal reinforcement at 18 of the outer tube 8; in the case of fig. 12, external reinforcement at 19 at 20 of each of the two tubes 9 and 8 and, in the case of FIG. 13, internal reinforcement at 21 and 22 of each of the two tubes 9 and 8.
This enumeration and these representations are in no way limiting.
Depending on the nature of the metals to be forged, during forging, at the place of welding, an oxidizing, reducing or neutral atmosphere can be created, in particular by blowing, between the tubes, of suitable gases.
It goes without saying that modifications can be made to the process which has just been described without departing from the scope of the invention.
In particular, instead of flaring the inner tube and closing the outer tube, we can be content to flare the inner tube until its metal joins that of the outer tube, or else to close the outer tube on the inner tube. , by consequently modifying the shape of the forging tools. It should be noted that the tubes assumed to be concentric in the preceding description, may only be approximately concentric.