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"Procédé et dispositif pour rétrécir et renforcer localement la paroi des extrémités ouvertes de corps creux"
L'invention est relative à un procédé et un dispositif pour rétrécir les extrémités ouvertes de corps creux, tout en produisant) par endroits, une augmentation d'épaisseur de la paroi. Le dispositif est spécialement destiné à la confection du goulot et du fond de bonbonnes en acier ou en métal'léger, avec accumulation relativement importante de la matière au goulot ou à la partie avant du corps de la bonbonne.
Il est connu de conformer le goulot des bonbonnes en acier à l'aide de cylindres profilés de laminoirs, sans faire usage d'un mandrin. Il est également connu de rétrécir les extrémités de corps
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creux, dans le procédé de laminage par cylindres inclinés, en donnant une certaine inclinaison aux axes des cylindres, de façon que les axes des cylindres et de la pièce de travail ne se trouvent pas dans le même plan. Dans tous ces cas, la paroi du corps creux est ramenée vers l'intérieur, pendant qu'elle est façonnée de la manière voulue, tandis-que l'épaisseur de la paroi du corps creux augmente à la partie qui subit le rétrécissement.
Dans le but de produireune augmentation relativement importante de l'épaisseur de la paroi, lors d'une telle opération de rétrécissement de la paroi du récipient, telle qu'elle est, par exemple, nécessaire au goulot de bonbonnes à gaz en.acier, il a déjà étéproposé de donner une inclinaison relative différente aux cylindres inclinés. Ce procédé convient bien à la fabrication de récipients à paroiepaisse, mais pour les bonbonnes en acier actuelles, dont on diminue de plus en plus l'épaisseur de paroi, qui est souvent de l'ordre de 1 à 2 mm., le dit procédé ne permet pas de réaliser le renflement de la paroi du goulot jusqu'à une épaisseur de 10 à 20 mm.
Si, par ailleurs, ces bonbonnes sont simplement laminées ou cylindrées et martelées, il résulte de la formation inévitable de plis et fêlures que seulement une partie relativement faible des bonbonnes d'acier ainsi travaillées peuvent être utilisées.
Suivant l'invention, on est parvenu à éliminer cet inconvénient en effectuant le rétrécissement et le renflement de la paroi du récipient en partie par le procédé de laminage et en partie par le procédé de friction, ou uniquement à l'aide d'outils à friction.
Il est alors fait usage d'un dispositif comportant une tête porteoutils servant de guide à l'extrémité du récipient soumise au rétrécissement, dans laquelle tête sont placés des outils de laminage et à friction, ou seulement des outils à friction. La première partie de la déformation peut être effectuée à l'aide d'outils à friction et la deuxième partie à l'aide d'outils de laminage, ou, inversement, la première partie à l'aide d'outils de laminage et la deuxième à
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l'aide d'outils à friction, et ce en une seule opération. Avantageusement, on utilise, comme outils à friction, des segments fixés à position réglable dans la tête porte-outils, lesquels segments sont éventuellement pourvus, sur leur face de travail, d'un recouvrement en matière dure.
On peut également construire le dispositif de telle manière que les outils de façonnage fixés entre la plaque de serrage et la plaque frontale, soient constitués par des cylindres ou rouleaux en deux pièces, qui sont montés sur des boulons à vis ou analogues, de telle façon que par le déplacement de ces boulons, on produit la fixation d'une partie des rouleaux, lesquels servent alors d'outils à friction, tandis que les rouleaux rotatifs servent d'outils de laminage. Lorsque, dans ce dispositif, tous les rouleaux sont fixés par serrage, par suite du déplacement des boulons à vis et de la plaque frontale vers la plaque de serrage, le dispositif agit uniquement comme outil de friction.
Il est connu que, pour permettre leur rétrécissement sans formation de plis et de fêlures, des plaques minces d'acier doivent être à plusieurs reprises réchauffées ou bien traitées par des outils préchauffés ou par des appareils à oxygène, de manière à éviter un refroidissement trop rapide de la paroi mince. Dans le procédé suivant l'invention, ce traitement compliqué est éliminé, parce que, pendant l'opération de friction, la pièce de travail déjà chauffée préalablement est portée jusqu'à la température de soudure, par suite du frottement.
L'opération est effectuée de telle façon que la pièce de travail, par exemple la bonbonne en acier, est chauffée jusqu'à 900 à 1000 C. à son extrémité soumise au rétrécissement, et est engagée à pression dans la tête porte-outils tournant à vitesse plus élevée. Sous l'action des outils de laminage et à friction, la paroi de la pièce de travail est renflée localement à la partie rétrécie.
Il est indifférent que la pièce de travail soit mise en rotation et que la tête porte-outils reste immobile, ou, inversement, que
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la dite tête soit mise en rotation et que la pièce de travail reste immobile.
Ce procédé permet de supprimer le rétrécissement manuel dans la confection des bonbonnes minces en acier ou en métal léger, d'où il résulte une économie de main-d'oeuvre allant jusque 90%. L'installation suivant l'invention permet de réaliser le renflement voulu de la paroi à n'importe quel endroit du goulot de la bonbonne.
L'outil à friction produit le plus grand effet d'accumulation de la matière. Si l'on désire, par exemple, obtenir une forte augmentation de l'épaisseur de la paroi du goulot, les outils de façonnage placés à, l'avant agissent par laminage et ceux placés vers l'arrière agissent par friction. Par contre, si l'on veut obtenir une plus forte épaisseur de paroi à la partie avant du corps de la bonbonne en acier, on règle les outils de manière que ceux placés à l'avant agissent par friction et ceux placés à l'arrière par laminage..
L'expérience a montré que l'opération par friction donne lieu à un renforcement de la paroi, qui est supérieur de 40 à 50 % à celui obtenu par laminage ou cylindrage seul. Ce résultat s'explique par le fait que sous l'action de la friction, la matière n'est pas déplacée aussi vite vers l'avant que sous l'action du laminage ou cylindrage, de sorte qu'à l'endroit soumis à la friction, il se produit une plus forte accumulation de matière ou renflement.
Divers modes d'exécution du dispositif suivant l'invention sont illustrés, à titre d'exemples, dans les dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue schématique latérale d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la demande,
Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'une pièce de travail ou ébauche à laquelle le nouveau procédé peut être appliqué ;
Fig. 3 est une vue de face d'un outil tel qu'appliqué pour le façonnage d'une ébauche, suivant Fig. 2;
Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale de l'outil suivant
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Fig. 3;
Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale d'un outil suivant l'invention pour le façonnage d'une bonbonne en acier;
Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale d'une bonbonne en acier, soumise au traitement ultérieur entre matrices;
Fig. 7 est une vue de face d'une variante d'exécution d'un outil suivant l'invention;
Fig. 8 est une vue en coupe longitudinale de l'outil suivant Fig. 7;
Fig. 9 est une vue de face d'une autre variante d'exécution d'un outil suivant l'invention; et Fig. 10 est une vue en coupe longitudinale de l'outil suivant Fig. 9.
La Fig. 1 montre une machine à l'aide de laquelle le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre. Un moteur 31, un volant 32, une poupée de tour 33 et une tête porte-outils 34 sont disposés coaxialement sur un châssis 40 similaire à un banc de tour. Le porte-outils 34 est mis en rotation par le moteur 31. En regard de la tête porte-outils, et coaxialement par rapport à celle-ci, la pièce de travail ou ébauche 1 est agencée dans un dispositif de serrage 35 qui est monté.à coulissement sur le châssis 40 et peut être déplacé vers la gauche, pour appliquer la pièce de travail 1 contre la tête porte-outils 34, à l'aide d'une comnande par crémaillère 36, 37, qui peut 'être actionnée au moyen d'une manivelle 38.
L'ébauche peut présenter soit la forme montrée en Fig. 1, soit celle illustrée en Fig. 2, l'extrémité cylindrique devant, dans ce dernier cas, être soumise au rétrécissement.
Une forme d'exécution d'une tête porte-outils, telle qu'elle convient à l'application suivant l'invention, est illustrée en Figs. 3-5. Dans ce cas, l'outil est constitué par un organe de guidage 3 pour le col de la pièce de travail, qui est pourvu de fentes 4
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à travers lesquelles s'étendent les corps de friction. Dans le cas envisagé, ces corps présentent la forme de segments 5. A l'aide de vis de réglage 6, agencées dans un manchon 7 qui est vissé sur un support 2, on peut amener radialement les segments 5 à une distance déterminée a, de la paroi intérieure de l'organe de guidage 3. Il en résulte que la pièce de travail 1 vient seulement en contact effectif avec les faces frontales 27 des segments 5, sans entrer en contact avec la surface intérieure proprement dite de l'organe 3.
Comme il ressort de la Fig. 3, les segments 5 ne sont pas exactement agencés en direction radiale, mais forment un angle aigu. avec la @ direction radiale. Leurs faces de friction 27 peuvent être établies en métal dur.
Dans la forme d'exécution suivant Figs. 7 et 8, les corps de friction 8 en forme de segments sont agencés de telle façon dans une tête porte-outils 9, qu'ils s'étendent à travers des fentes 10 d'un organe de guidage 11. Dans la tête porte-outils de trouvent, en outre, des cylindres ou rouleaux obliques 12 pouvant tourner autour d'axes 13 qui sont disposés de telle façon que les cylindres s'étendent sur une faible distance à travers des fentes 14 prati- quées dans la partie avant de la pièce de guidage 11.
Une autre forme d'exécution d'une tête porte-outils, avanta- geusement utilisée pour l'obtention d'une action combinée de fric- tion et de laminage, est montrée aux Figs. 9 et 10. Une plaque frontale 17 est, ensemble avec une pièce de guidage 25 pourvue d'un dégagement central, fixée à un support 15 en forme de bride, à l'aide de vis ou boulons 16 qui sont vissés dans la bride 15 et serrés au moyen d'écrous 16'. D'autres écrous de calage 16" servent à maintenir la plaque 17- et la pièce de guidage 25 en position fixe sur le tourillon. 16. Entre la bride du support 15 et la plaque 17, des rouleaux coniques 22, 23 sont montés sur des tourillons à vis 18, lesquels présentent, à leur partie médiane, des doubles cônes 19.
D'autres pièces coniques 20 et 21 sont montées à glisse-
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ment sur les tourillons 18 et sont empêchées de tourner par une liaison à coin ou clavette, comme montré en 39. Les rouleaux 22, 23 traversent quelque peu les fentes 26 pratiquées dans la pièce de guidage 25 et s'étendent donc jusque dans le dégagement central en forme d'auge de cette pièce.. La conformation de ce dégagement correspond au contour final de la pièce traitée.
L'outil montré aux Figs. 9 et 10 permet'.de fixer, à volonté, l'une ou les deux paires de rouleaux 22, 23, de façon à empêcher leur rotation et à les faire agir comme outils de friction. Pour bloquer, par exemple, les rouleaux 22, on serre les écrous 24 sur les boulons 18, de façon à coincer les rouleaux 22 entre les parties coniques 19 des tourillons et les cônes 21 ou la plaque 17. Il est évident que les vis 16 et leurs écrous de réglage 16' et 16" doivent également être réglés de manière à permettre le blocage et le maintien des organes en position convenable.
Si l'on désire, au contraire, fixer les rouleaux 23, on produit leur blocage en les serrant entre les parties coniques 19 des boulons 18 et les cônes 20, à l'aide des écrous 24' et en réglant d'une manière convenable les vis 16 et les écrous 16' et 16". En plus, il est possible de bloquer les deux paires de rouleaux 22 et 23 en serrant les deux paires d'écrous 24 et 24' et en réglant de manière appropriée les vis 16 et les écrous 16' et 16". De cette façon, on peut régler le dit outil pour permettre l'exécution de différentes opérations, dans lesquelles il est utilisé, soit uniquement des rouleaux rotatifs, soit des rouleaux avant rotatifs et arrière fixes, ou bien des rouleaux avant et arrière fixes. On parvient à réaliser aisément les exigences de travail les plus diverses pour des pièces de travail également différentes.
Comme montré en Fig. 6, les parties renflées à l'avant 30 du corps de la pièce traitée peuvent être obtenues par friction à l'aide des outils de friction suivant Fig. 5.
Le renflement du col ou goulot peut, en outre, s'effectuer
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en taillant et martelant la pièce de travail entre des paires de matrices 28.
Le procédé et le dispositif suivant l'invention ont été décrits en détail avec référence à certaines formes de réalisation déterminées. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à ces formes d'exécution, mais est susceptible d'être mise en pratique sous d'autres formes sans se départir de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS.
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1 - Procédé pour rétrécir et renforcer localement la paroi des extrémités ouvertes de corps creux, caractérisé en ce que l'ex- trémité ouverte du récipient est façonnée dans une tête porte=outils animée d'un mouvement rotatif par rapport à la pièce de travail, soit simultanément à l'aide d'outils de laminage et d'outils de friction, soit uniquement à l'aide d'outils de friction.