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FABRICATION DE CORPS CREUX EN ACIER PAR SURPRESSAGE.
La présente invention concerne la fabrication de corps creux en acier tels que conduites forcées, réservoirs destinés à supporter des pressions intérieures élevées, etc., ayant subi par surpressage un écrouissage à froid augmentant la limite élastique du métal. Les ouvrages ainsi construits sont, dans le langage technique usuel, désignés sous le nom d'ouvrages surpressés (voir communication de M.G. FERRAND au 4e Congrès International des Fabrications Mécaniques - Stockholm - 4-10 Juin 1952).
Le made de construction de corps creux surpressés consiste à placer le corps creux dans un moule épousant sa.forme extérieure, mais'de dimensions supérieures, et à le soumettre ensuite à une pression intérieure suffisamment élevée pour que la limite élastique de l'acier soit dépassée et que la paroi se dilate jusqu'à venir en contact avec le moule. De la sorte, la paroi de l'ouvrage subit une déformation permamente par écrouissage à froid et ses dimensions se trouvent modifiées,en même temps que sa limite élastique est augmentée.
Ce mode de fabrication permet de mieux utiliser le métal des ouvrages ou, à égalité de résistance, de réduire, pour une même résistance, le poids du métal mis en oeuvre. De nombreux ouvrages réalisés depuis plusieurs années ont confirmé l'intérêt du procédé de "surpressage".
Dans les procédés antérieurs le moule dans lequel on opère la dilatation du corps creux surpressé possède intérieurement une forme exactement conforme à celle de l'ouvrage surpressé. Ce moule est établi en plusieurs pièces assemblées et démontables, mais l'ensemble des pièces constituant le moule enveloppe complètement la totalité de l'ouvrage.
Le demandeur a trouvé qu'il n'était pas indispensable de prévoir
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le moule enveloppant totalement le corps creux à surpresser et qu'il était possible, selon la présente invention d'obtenir des résultats équivalents en utilisant, au lieu d'un moule continu, un ensemble dont chacun entoure le corps à surpresser, mais espacés les uns des autres.
L'expérience révèle que l'espacement ménagé entre les éléments séparés et distincts, formant moule discontinu, ne nuit pas à l'effet de surpressage et que celui-ci est aussi régulier qu'avec un moule à surface enveloppante continue. En raison de la rigidité du métal, l'effet d'expan= sion est transmis à la paroi du corps creux soumis au traitement dans les intervalles où il n'est pas soutenu par le moule, et cette transmission ne se traduit pas non plus par des déformations de la paroi, sous forme de hernies ou de sinuosités entre les éléments espacés formant moule.
Les éléments espacés peuvent être des.anneaux en deux ou plusieurs pièces qui sont enfilées sur le corps creux à intervalles convenables. De préférence, ils sont constitués par des anneaux continus d'une seule-pièce enfilés en bout sur le corps creux et espacés. En ce cas, il convient pour permettre le démoulage, d'interposer entre les anneaux et le corps creux des cales amovibles.
La mise en oeuvre d'éléments en deux pièces, anneaux et cales, de diamètres différents, permet d'assurer le surpressage en deux temps : un premier temps du diamètre de départ jusqu'à celui de la cale ; le second temps, après enlèvement'des cales, du diamètre de celles-ci à celui des anneaux. Cette faculté d'un travail étagé est intéressante notamment lorsque lé surpressage est prévu pour porduire une déformation importante.
Pendant le surpressage selon l'invention, il se produit, en même temps que la dilatation du corps creux dans le sens radial,, un raccourcissement dans le sens de la longueur. Pour que ce raccourcissement ne risque pas de compromettre le maintien de la pression appliquée pendant le surpressage, généralement hydraulique, on ménage entre les extrémités du corps creux et les plateaux de la presser contre lesquels il est fixé à ses deux extrémités, un joint coulissant...
En outre, on constate que le raccourcissement longitudinal est souvent inférieur à l'allongement relatif de la paroi correspondant à la dilatation radiale. Il en résulte une diminution de l'épaisseur de la pa- roi. Cette réduction d'épaisseur, quoique faible, de l'ordre de 1 à 2%, est indésirable, car elle se traduit par une réduction de la section utile de la paroi, donc de. sa résistance.
Cette réduction d'épaisseur est évitée en imposant au corps creux au cours du surpressage, une compression longitudinale complémentaire.
Autrement dit, outre la pression d'applioation des plateaux de la presse sur les extrémités du corps creux, on assure par un dispositif approprié, une pression supérieure qui provoque une compression longitudinale du métal. Cette pression augmente le raccourcissement. Elle est déterminée de façon à ce que le ràccourcissement axial relatif de la paroi compense exactement sonallongement diamétral relatif ; de la sorte l'épaisseur reste la même à la fin du surpressage qu'au début de celui-ci.
La compression longitudinale complémentaire peut être appliquée pendant toute la durée du surpressage ou seulement pendant un temps déterminé à un moment convenablement choisi de l'opération de surpressa- ge.
La mise en oeuvre de la. compression complémentaire peut être assurée par tout moyen approprié: Une façon commode de l'appliquer consiste à aménager le joint glissant ci-dessus indiqué pour qu'il permette un effet complémentaire réglable.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
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La figure 1 est une vue perspective illustrant le surpressage aux éléments espacés.
Les figures 2 à 5 sont relatives à l'utilisation d'éléments de moulage en deux pièces aux phases successives de surpressage.
Dans la figure 1, on a représenté en 10 le corps creux à sur- presser, supposé ici un élément de conduite forcée pour installations hydroélectriques.
Selon la technique antérieure, le surpressage du corps 10 s'effec- tuait en l'insérant dans un moule, par exemple un cylindre extérieur, l'en- veloppant complètement de toutes parts et de diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur du corps 10. On admettait à l'intérieur du corps 10 une pression suffisante pour provoquer l'expansion de la paroi contre le moule.
Selon la présente invention, on substitue au moule continu anté- rieur un ensemble d'éléments espacés 11. Ces éléments sont par exemple des anneaux de diamètre intérieur plus grand que le diamètre intérieur du corps
10. Ces anneaux peuvent être en deux pièces assemblées par des boulons 12 et démontables, pour permettre le montage et le démontage sur le corps 10.
Ils peuvent aussi être d'une seule pièce et être enfilés sur le corps 10 par une des extrémités de celui-ci.
Pour effectuer le surpressage, le corps 10 garni des anneaux 11 convenablement espacés est monté entre les plateaux 13 et 14 d'une presse hydraulique (non représentée). Dans le corps 10 ainsi immobilisé, on admet la pression hydraulique et, sous l'effet de celle-ci, la paroi du corps 10 se dilate en se déformant jusqu'à ce qu'elle soit butée par contact avec les anneaux 11 dans la partie représentée en pointillé. Le jeu initial ménagé entre les anneaux 11 et le corps 10, détermine le degré d'expansion et d'augmentation de la limite élastique du métal. On supprime ensuite la pression, on écarte les plateaux 13 et 14, on enlève les anneaux 11. On a ainsi le corps creux 10 surpressé dont on a amélioré les caractéristiques du métal, prêt à être utilisé.
Dans un mode de réalisation analogue (fig. à 5), on utilise comme éléments de moulage, des anneaux 11 à l'intérieur desquels sont placées les cales circulaires 15. Au départ, les cales 15 sont placées à l'intérieur des anneaux 11, anneaux et cales entourant le corps 10 et convenablement espacés (fig. 2).
Avec cette disposition on applique la pression de façon progressive en plusieurs, phases. Dans une première phase, la. pression est appliquée jusqu'à ce que la paroi extérieure du* corps 10 vienne en contact avec la face intérieure des cales 15 (fig. 3). On supprime la pression et on enlève les cales par coulissement latéral. près surpression des cales, il ne reste plus que les anneaux 11 (fig. 4). On applique à nouveau la pression jusqu'à ce qu'elle ait produit une expansion amenant.la paroi extérieure du tuyau 10 au contact des anneaux 11 (fig. 5). On supprime alors la pression, on enlève les anneaux 11 et on obtient le corps creux surpressé.
Suivant une variante, on peut laisser les anneaux 11 sur le corps 10 après surpressage final. On peut même pousser la pression de façon à mettre les anneaux 11 en tension élastique sur le corps 10, ces anneaux jouant alors le rôle de frettes. On obtient ainsi des tuyaux à la fois surpressés et autofrettés. En ce cas les anneaux-frettes 11 jouent, le rôle de moule de surpressage.
Mais il convient d'observer que le procédé faisant l'objet de la présente invention diffère des procédés antérieurs en ce qu'il a un caractère beaucoup plus général et qu'il s'applique aussi bien en surpressage seul qu'en surpressage combiné avec un autofrettage. De plus, comme il est
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dit ci-dessus et comme il ressort des dessins, le présent procédé s'appli- que avec des anneaux quelconques sans qu'il soit nécessaire de les prévoir en métal de caractéristiques spéciales et de dimensions telles qu'ils puissent jouer le rôle de frettes. Enfin, il est ici prévu un étagement des opérations en plusieurs phases permettant de donner une déformation plus importante de la paroi du corps creux pendant le surpressage.
Pendant l'opération de surpressage, avec les éléments Il distincts et espacés, il se produit un raccourcissement du corps 10 dans le sens longitudinal. Ce raccourcissement, variable en fonction de la longueur initiale et du degré de surpressage appliqué, peut être compensé en manoeuvrant le plateau mobile 13 ou 14 de la presse, ou, de préférence, au moyen d'un joint glissant interposé au moins entre l'un des plateaux 13 ou 14 et l' extrémité du corps creux.
Le joint glissant peut en outre être aménagé pour produire une compression complémentaire du corps creux dans le sens longitudinal de façon à prévenir une réduction d'épaisseur de la paroi 10.
REVENDICATIONS
1 - Procédé de fabrication de corps creux en acier selon la technique du "surpressage", c'est-à-dire par expansion de la paroi avec déformation permanente dans un moule; au moyen de l'application d'une pression intérieure, caractérisé en ce que l'on utilise comme moule de surpressage des éléments séparés et distincts, espacés sur la longueur du corps creux.
2 - Procédé dé fabrication de corps crèux en acier par surpressage selon 1 , caractérisé en ce que les éléments'espacés constituant le moule de surpressage sont constitués par des anneaux avec des cales intérieures amovibles.
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