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PROCEDE D@AUTO-FORGEAGE .DE CORPS .CREUX.
Par procédé d'auto-forgeage d'un corps creux, les Demandeurs entendent désigner un procédé de forgeage dans lequel une partie du métal de la pièce à traiter sert de support à l'autre partie que l'on soumet à ' un traitement approprié, ce support, ainsi fourni par la pièce elle-même, aidant au glissement voulu du métal qui se produit lorsqu'on soumet la piè- ce à un effort approprié pour lui donner une autre forme., et cela, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un appui spécial à l'intérieur du corps creux.
Lorsqu'il s'agit par exemple, en tant que corps creux, d'un tu- be cylindrique que l'on se propose de cintrer, le tube, du fait de sa forme cylindrique, peut offrir à l'opération de cintrage une résistance très gran- de. En vue de diminuer cette résistance, on chauffe une région déterminée du tube, par exemple celle qui correspondra à l'intérieur du cintre, en sor- te que 1-'effort subséquent de cintrage à exercer n'a plus qu'à vaincre la résistance de la portion du tube qui reste froide et est dirigée vers l'exté- rieur du cintreo Tout se passe dans ce cas, au point de vue de la résistance offerte par le tube,, comme si on rapprochait de la paroi extérieure du tube l'axe du tube que l'on désire cintrerde façon à opérer comme sur un tube de rayon moindre.
Toutefois, dans certains cas, pour que cet effort de cin- trage soit encore acceptable et ne provoque pas de déformation non souhaitée du tube, on pourrait être amené à porter la température de la région chauffée à des valeurs trop élevées qui ramolliraient exagérément cette région, laquel- le doit conserver, pendant l'opération de cintrage, une certaine tenue qui assure son déplacement vers l'extérieur du tube et non pas vers l'intérieur, ce qui aurait pour effet de diminuer la section de passage du tube. D'autre part, la chaleur rayonnante émise par la portion chauffée du tube est propor- tionnelle à la quatrième puissance de sa température absolue.
Dans ces con- ditions, lorsqu'il s'agit d'un tube dont la paroi est mince, il se trouve perdre trop rapidement sa chaleur et c'est encore une raison qui fait que le
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tube peut ne pas conserver pendant l'opération de cintrage le degré de malléa- bilité voulu.
Pour un tube d'un certain rayon et d'une certaine épaisseur, les Demandeurs ont trouvé dans leur demande de brevet du 17 mai 1949 pour "PROCE- DE ET DISPOSITIFS DE FABRICATION DE TUBES COUDES" qu'un chauffage convenable- ment choisi de la portion du tube correspondant à l'intérieur du cintre, suf- fisait pour assurer sans autre précaution le cintrage satisfaisant du tube sur un rayon de courbure relativement étroit inférieur par exemple à une fois et demie le diamètre du tube.
cependant? dans le cas oû le tube est de rayon re- lativement grand, par exemple de l'ordre de 50 mmo et où son épaisseur est relativement mince, de l'ordre de 3 mm., le procédé qui consiste à chauffer une certaine portion du tube avant de le soumettre à l'effort de cintrage, ne donne pas de résultats assez satisfaisants pour des rayons de cintrage courts.
C'est pour remédier à cet inconvénient que les Demandeurs ont imaginé le procéder objet de la présente invention, suivant lequel on soumet avant l'opération de forgeage le corps creux ou tube que l'on désire traiter à une première déformation qui a pour but de diminuer la résistance mécani- que offerte par la forme du corps creux à l'opération de forgeage subséquente.
Pour préciser, dans le cas d'un tube cylindrique de grand diamè- tre, une première opération, consiste à ovaliser le tube ou à lui donner une forme ovoïde;, de façon que son moment d'inertie par rapport à son nouvel axe (moment d'inertie qui mesure la résistance offerte par le tube au cintrage) soit diminuée et ramené à celui d'un tube cylindrique qui serait de rayon plus faible et dont le cintrage pourrait être effectué par les moyens anté- rieurement proposés.
Grâce à cette déformation préliminaire du corps creux abaissant le moment d'inertie ou résistance du corps creux, la température à laquelle il y a lieu de porter subséquemment une certaine portion du tube reste accep- table. En principe,9 cette température doit être telle que l'on ait franchi la zone des écoulements limités du métal sous une pression de 100 kg/om2.
Les parties du tube portées à cette température n'interviennent plus sensi- blement dans la résistance offerte par l'ensemble du corps au cintrage subéquent, tout en conservant pendant cette opération finale de cintrage une tenue suffisante pour que leur déplacement s'effectue vers l'extérieur du tu- be sans plissement, et non pas vers l'intérieur, tout en assurant un accrois- sement de l'épaisseur du tube à cet endroit.
D'autre part,, il faut remarquer que., dans le cas de tubes à pa- rois minces, une forme ovalisée ou ovoïde assure une meilleure conservation de la température dans la région chauffée, du fait du rapprochement et de l'orientation relative des deux parois du tuba, et maintient dans ces parois un gradient de températures qui est fonction du gradient de résistances que doivent présenter lesdites parois pour résister au flambage;, c'est-à-dire au déplacement des parois vers l'intérieur du tube.
La description qui va suivre., en regard des dessins annexés don- nés à titre d'exemple, fera mieux comprendre la façon dont l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 représente en coupe un tube de diamètre relativement grande et paroi assez mince., que l'on se propose de cintrer.
La fig. 2 représente en coupe, le même tube que l'on a aplati pour lui donner une forme ovale.
La figo 3 représente une variante de déformation du tube suivant une section ovoïde.
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La fig. 4 montre le tube ovoïde dans la machine à cintrer. La fig. 4 bis est une coupe par 4-4 de la fige 4.
La fig. 5 représente en coupe le cintre obtenu dans la machine de la fige 4.
La fig. 6 est une coupe par 6-6 de la fig. 5
La fig. 7 représente le cintre de la fig. 5, après rapprochement des jambes du cintre.
La fig. 8 représente une coupe par 8-8 de la fig. 7
La fig. 9 représente l'opération par laquelle on restitue au cin- tre sa section circulaire.
La fig. 10 est une coupe par 10-10 du cintre de la figo 9.
Ainsi qu'on le voit sur les figures, si l'on a par exemple à cin- trer un tube cylindrique a de diamètre relativement grande de l'ordre de 50 mm. par exemple, et dont l'épaisseur est égale ou inférieure par exemple à 3 mm., on commence, conformément à l'invention., par aplatir ce tube, soit pour lui donner la forme ovale représentée figo 2 dans laquelle les parties arrondies n'ont plus qu'un diamètre de 38 mmo par exemple, soit, et de préférence, la forme ovoïde représentée fig. 3. Cet aplatissement du tube est effectué sur tout ou partie de la région du tube droit qui correspondra ultérieurement à la partie cintrée.
Le tube, ainsi déformée est alors passé dans la machine à cintrer de modèle connu, représentée fig. 4, après que, conformément au procédé décrit dans la demande de brevet des Demandeurs précitée du 17 mai 1949 pour "PROCE- DE ET DISPOSITIFS DE FABRICATION DE TUBES COUDES" la région interne du cintre est portée, soit avant l'opération de cintrage, soit pendant l'opération de cintrage, à une température supérieure à celle de la région externe du cintre.
La température à appliquer est celle qui serait appliquée à un tube cylindri- que dont le diamètre serait égal au diamètre maximum des parties cintrées du tube aplati, c'est-à-dire 38 mmo dans 1?exemple choisi, moyennant quoi elle permet d'obtenir le cintrage du tube sur un rayon de courbure étroit, 0' est- à-dire inférieur à une fois et demie le diamètre du tube.
L'appareil de la figure 4 est essentiellement constitué à la ma- nière comme, par un galet de cintrage l'ex- La gorge du galet est conformée de façon (fig. s'adapter à la section du tube soit ovale figure a3 soit ovoïde du tube,, b. 3 et 4 5, en laissant un léger jeu sur les côtés et sur le fond pour permettre au métal du tube de se déplacer vers l'extérieur du tube. Le tube est appliqué dans la gorge par les galets .0 et un doigt d'entraînement d provoque l'enroulement du tube sur le galet fig.
L'opération terminée., on ob- tient un cintre tel que celui qui est représenté figo 6. dans lequel la coupe du cintre a la forme représentée sur la parois a1 et a2
Comme on le voit, pendant l'opération de cintrage, les c'est-à-dire b. du tube se sont légèrement gonflées, à déplacées vers 2, térieur, grâce au jeu que leur laisse le profil convenable donné au galet b fig. 4 bis) et une surépaisseur s'est produite en bis, lors de la formation du cintre.
Le cintre, obtenu., conformément à cette opération, présente déjà un rayon de courbure relativement réduit. Si on le désire, on peut diminuer encore ce rayon de cintrage en procédant au rapprochement des deux branches du cintreaprès un chauffage préalable de la région interne, et éventuelle- ment externe, du cintre, conformément au procédé décrit dans la demande de bre-
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vet des Demandeurs du 23 mai 1949, pour "PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DES TUBES COUDES".
L'opération conduit alors à un cintre dont la coupe est représen- tée sur les fige 7 et 8. Comme on le voit,\) cette opération a eu pour effet de diminuer sensiblement le rayon de courbure du cintre en même temps que de produire une légère suréaisseur des parois a1 et a2 du cintre., et un allonge- ment de la section ovoïde par déplacement vers l'extérieur du tube de la partie surépaissie a3 située à l'intérieur du cintre. De toute facon, la section de passage à l'intérieur du tube à hauteur du cintre n'est pas sensiblement dimi- nuée par rapport à la section initiale du tube., et le cintre, ainsi obtenu¯, peut être à branches aussi rapprochées qu'on le désire sans amincissement de la paroi exttérieure.
Une dernière opération peut être prévue? si on le désire, pour restituer à la section du tube sa forme circulaire dans la région cintrée.
A cet effet, le cintre de la fig.7, éventuellement après chauffage préalable de régions déterminées dudit cintre., est disposé sur une forme fixe e qui s'emboîte dans la région interne du cintre, et dont la gorge correspond de préférence à une section circulaire du tube. Tandis que les deux branches du cintre f1,f2 sont maintenues entre des parois fixes g1 g2 on applique sur la région extérieure du cintre., dans la direction de la flèche A, une force suffisante pour ramener la section ovoïde à la forme circulaire telle que re- présentée, en fin d'opération en traits pleins, sur la fig. 10.
Il va de soi que des modifications pourraient être apportées., sans pour cela changer le cadre de cette invention; en particulier, on pour- rait prévoir un traitement calorifique préliminaire du tube avant ou pendant la première opération de déformationo REVENDICATIONS. le) Procédé d'auto=forgeage de corps creux dans lequel une par- tie du métal du corps à traiter sert de support à l'autre partie., tandis qu'on le soumet à un traitement approprié? ce procédé s'appliquant à des pièces of- frant un moment d'inertie relativement élevée c'est-à-dire une résistance relativement élevée à la déformation pièces qui présentent par ailleurs une épaisseur de paroi assez mince.,
le procédé étant caractérisé en ce qu'au cours d'une opération préliminaire on déforme à froide ou éventuellement à chaud, le corps par des procédés mécaniques de façon à abaisser le moment d'inertie qu'il opposera à la déformation subséquente et qu'on l'amène à une forme de dimensions telles que l'on puisse porter telles régions du corps à la tempé- rature voulue afin que l'auto-forgeage à chaud du corps puisse être à la ma- nière connue., ultérieurement poursuivi.
2 ) L'application du procédé spécifié sous le) au cintrage d'un tube de section circulaire de rayon relativement grand et dont l'épaisseur de paroi est relativement mince., caractérisé en ce qu'au cours d'une première opé- ration, on communique à froid ou à chaud, au tube circulaire une forme de sec- tion ovale., ou ovoide,dans la région que l'on désire cintrer de façon à dimi- nuer le rayon du tube dans cette région, et en ce que l'on soumet ensuite le tube au procédé de cintrage, accompagné de chauffage., comme pour un tube de" rayon relativement réduit.
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SELF-FORGEING PROCESS. OF .CREUX BODY.
By self-forging process of a hollow body, the Applicants mean to denote a forging process in which part of the metal of the workpiece serves as a support for the other part which is subjected to an appropriate treatment. , this support, thus provided by the part itself, aiding the desired sliding of the metal which occurs when the part is subjected to an appropriate force to give it another shape., and that, without being necessary to provide a special support inside the hollow body.
When, for example, as a hollow body, it is a question of a cylindrical tube which it is proposed to bend, the tube, due to its cylindrical shape, can offer the bending operation a very great resistance. In order to reduce this resistance, a specific region of the tube is heated, for example the one which will correspond to the inside of the hanger, so that the subsequent bending force to be exerted only has to overcome the resistance of the portion of the tube which remains cold and is directed towards the outside of the arch. Everything happens in this case, from the point of view of the resistance offered by the tube, as if we were approaching the outer wall of the tube the axis of the tube that we want to bend so as to operate as on a tube of lesser radius.
However, in certain cases, so that this bending force is still acceptable and does not cause undesired deformation of the tube, it could be necessary to raise the temperature of the heated region to values too high which would excessively soften this region. , which must retain, during the bending operation, a certain strength which ensures its displacement towards the outside of the tube and not towards the inside, which would have the effect of reducing the passage section of the tube. On the other hand, the radiant heat emitted by the heated portion of the tube is proportional to the fourth power of its absolute temperature.
Under these conditions, when it comes to a tube with a thin wall, its heat is too quickly lost and this is another reason why the
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tube may not maintain the desired degree of malleability during the bending operation.
For a tube of a certain radius and a certain thickness, the Applicants have found in their patent application of May 17, 1949 for "PROCE- DE AND DEVICES FOR MANUFACTURING ELBOWED TUBES" that a suitably chosen heater the portion of the tube corresponding to the interior of the hanger, was sufficient to ensure without any other precaution the satisfactory bending of the tube over a relatively narrow radius of curvature less, for example, one and a half times the diameter of the tube.
however? in the case where the tube has a relatively large radius, for example of the order of 50 mmo and where its thickness is relatively thin, of the order of 3 mm., the process which consists in heating a certain portion of the tube before subjecting it to the bending force, does not give sufficiently satisfactory results for short bending radii.
It is to remedy this drawback that the Applicants have devised the process which is the subject of the present invention, according to which the hollow body or tube that is to be treated is subjected before the forging operation to a first deformation which aims to reduce the mechanical resistance offered by the shape of the hollow body to the subsequent forging operation.
To specify, in the case of a cylindrical tube of large diameter, a first operation consists in ovalizing the tube or in giving it an ovoid shape ;, so that its moment of inertia with respect to its new axis ( moment of inertia which measures the resistance offered by the tube to bending) is reduced and reduced to that of a cylindrical tube which would have a smaller radius and whose bending could be carried out by the means previously proposed.
Thanks to this preliminary deformation of the hollow body lowering the moment of inertia or resistance of the hollow body, the temperature to which a certain portion of the tube has to be subsequently heated remains acceptable. In principle, this temperature should be such that the zone of limited metal flow has been passed under a pressure of 100 kg / ².
The parts of the tube brought to this temperature no longer intervene appreciably in the resistance offered by the whole body to the subsequent bending, while retaining during this final bending operation sufficient strength for their displacement to take place towards the end. The outside of the tube without wrinkling, and not inwards, while ensuring an increase in the thickness of the tube at this point.
On the other hand, it should be noted that., In the case of thin-walled tubes, an oval or ovoid shape ensures better temperature conservation in the heated region, due to the approximation and the relative orientation of the two walls of the tuba, and maintains in these walls a temperature gradient which is a function of the resistance gradient that said walls must present to resist buckling ;, that is to say the displacement of the walls towards the interior of the tube .
The following description, with reference to the accompanying drawings given by way of example, will give a better understanding of the way in which the invention can be carried out.
Fig. 1 shows in section a tube of relatively large diameter and fairly thin wall., Which it is proposed to bend.
Fig. 2 shows in section the same tube which has been flattened to give it an oval shape.
Figo 3 shows a variant of deformation of the tube along an ovoid section.
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Fig. 4 shows the ovoid tube in the bending machine. Fig. 4 bis is a 4-4 cut from Fig 4.
Fig. 5 shows in section the hanger obtained in the machine of fig 4.
Fig. 6 is a section through 6-6 of FIG. 5
Fig. 7 shows the hanger of FIG. 5, after bringing the legs of the hanger together.
Fig. 8 shows a section through 8-8 of FIG. 7
Fig. 9 represents the operation by which the circular section is restored to the hanger.
Fig. 10 is a 10-10 cut through the hanger of fig 9.
As can be seen in the figures, if one has for example to bend a cylindrical tube a of relatively large diameter of the order of 50 mm. for example, and the thickness of which is equal to or less for example than 3 mm., one begins, in accordance with the invention., by flattening this tube, or to give it the oval shape shown in figo 2 in which the rounded parts n 'have more than a diameter of 38 mmo for example, or, and preferably, the ovoid shape shown in fig. 3. This flattening of the tube is carried out over all or part of the region of the straight tube which will subsequently correspond to the bent part.
The tube, thus deformed is then passed through the bending machine of known model, shown in fig. 4, after, in accordance with the process described in the aforementioned Applicants' patent application of May 17, 1949 for "PROCE- DE AND DEVICES FOR MANUFACTURING ELBOW TUBES" the internal region of the hanger is worn, ie before the bending operation, or during the bending operation, at a temperature higher than that of the outer region of the hanger.
The temperature to be applied is that which would be applied to a cylindrical tube the diameter of which would be equal to the maximum diameter of the bent parts of the flattened tube, that is to say 38 mmo in the example chosen, whereby it allows 'obtain the bending of the tube on a narrow bend radius, 0', that is to say less than one and a half times the diameter of the tube.
The apparatus of figure 4 is essentially constituted in the same way as, by a bending roller the ex- The groove of the roller is shaped so (fig. To adapt to the section of the tube either oval figure a3 or ovoid of the tube, b. 3 and 4 5, leaving a slight play on the sides and on the bottom to allow the metal of the tube to move out of the tube. The tube is pressed into the groove by the rollers .0 and a drive finger d causes the tube to wind up on the roller fig.
When the operation is finished, we obtain a hanger such as the one shown in fig. 6. in which the cross section of the hanger has the shape shown on the walls a1 and a2
As can be seen, during the bending operation, that is to say b. of the tube are slightly swollen, displaced towards 2, térieur, thanks to the play left to them by the suitable profile given to the roller b fig. 4 bis) and an extra thickness has occurred in bis, during the formation of the hanger.
The hanger, obtained., In accordance with this operation, already has a relatively small radius of curvature. If desired, this bending radius can be further reduced by bringing the two arms of the bend closer together after prior heating of the internal region, and possibly external, of the hanger, in accordance with the process described in the patent application.
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vet of the Applicants of May 23, 1949, for "IMPROVEMENTS IN THE MANUFACTURING OF ELBOW TUBES".
The operation then leads to a hanger, the cross section of which is shown on the pins 7 and 8. As can be seen, \) this operation had the effect of appreciably reducing the radius of curvature of the hanger at the same time as producing a slight extra thickness of the walls a1 and a2 of the hanger., and an elongation of the ovoid section by displacement towards the outside of the tube of the thickened part a3 situated inside the hanger. In any case, the section of passage inside the tube at the height of the hanger is not appreciably reduced compared to the initial section of the tube., And the hanger, thus obtained, can be with branches as close together. as desired without thinning of the outer wall.
Can a last operation be planned? if desired, to restore the section of the tube to its circular shape in the bent region.
For this purpose, the hanger of FIG. 7, optionally after prior heating of determined regions of said hanger., Is arranged on a fixed form which fits into the internal region of the hanger, and the groove of which preferably corresponds to a circular section of the tube. While the two branches of the hanger f1, f2 are held between fixed walls g1 g2 is applied to the outer region of the hanger., In the direction of arrow A, a force sufficient to return the ovoid section to the circular shape such that shown, at the end of the operation in solid lines, in fig. 10.
It goes without saying that modifications could be made without changing the scope of this invention; in particular, provision could be made for a preliminary heat treatment of the tube before or during the first deformation operation. the) Self-forging process = hollow body in which part of the metal of the body to be treated serves as a support for the other part, while it is subjected to an appropriate treatment? this process being applied to parts offering a relatively high moment of inertia, that is to say a relatively high resistance to deformation, parts which also have a fairly thin wall thickness.,
the method being characterized in that during a preliminary operation the body is deformed cold or possibly hot, by mechanical processes so as to lower the moment of inertia which it will oppose to the subsequent deformation and that it is brought to a shape of dimensions such that such regions of the body can be brought to the desired temperature so that the hot self-forging of the body can be subsequently continued in the known manner.
2) The application of the method specified under) to the bending of a tube of circular cross section of relatively large radius and of which the wall thickness is relatively thin., Characterized in that during a first operation , cold or hot, is communicated to the circular tube a shape of oval section., or ovoid, in the region which it is desired to bend so as to decrease the radius of the tube in this region, and in this that the tube is then subjected to the bending process, accompanied by heating., as for a tube of relatively small radius.
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