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Il est connu d'exécuter des corps creux à partir de demi-ooquilles ou de plusieurs coquilles, en soudant les unes aux autres les ooquilles préformées, 'Dans ce cas, les diverses coquilles se voient communiquer leur forme défini- tive préalablement à leur assemblage par soudage. Dans cette méthode connue, le coût du façonnage des coquilles élémentai- res - qui doivent dès avant le soudage être conformées de
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façon que leurs rayons de courbure correspondent entièrement à ceux du corps creux qu'il s'agit d'éta'.... - est très éleré.
D'autre part, il est difficile d'ajuster les segments exacte- ment les uns aux autres sur leur pourtour lors de l'assemblage par soudage.
Il est connu en outre d'exécuter des corps creux à partir de feuilles de tôle ou de tronçons d'une bande de tôle, en soumettant les diverses feuilles ou tronçons à des opéra- tions de formage multiples, jusqu'à un stade avancé, par emboutissage, en les soudant entre elles suivant un joint longitudinal et en soumettant le corps creux ainsi formé à une pression intérieure, qui détermine un fluage de la matière,- lequel est poussé à tel point 'que les dimensions initiales du corps creux soumis à une pression intérieure augmentent de plusieurs pour-cent.
Abstraction faite des moyens extrêmement importants qui doivent être mis en oeuvre pour exécuter ce procédé connu, on ne peut guère supposer que, compte tenu des tolérances et de la présence du joint soudé, l'augmentation du pourtour lors d'un tel emboutissage se répartit unifor- mément dans l'ensemble de la matière; or, même le recuit, qui s'impose après un formage intense et répété à froid, n'est pas à même d'éliminer les phénomènes de fluage locaux.
Il est connu depuis longtemps d'établir des corps creux, tels que tubes, à partir de tôles ou de bandes d'acier, en les façonnant tronçon après tronçon, à l'aide- de paires de cylindres, pour constituer un tube à bords rapprochés', par exemple,,que l'on soude ensuite. La pratique a démontré que de procédé peut être- appliqué de façon économique tout au plus jusqu'à un diamètre de tube de 150 mm et que, à mesure que les diamètres des tubes à exécuter augmentent, le nombre des cylirdres et leur coût - dû à leurs dimensions - croissent
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dans des proportions telles, et leur remplacement, lorsqu'on passe d'un diamètre de tube à un autre, est si fastidieux, que même des tubes d'un diamètre de 200 mm sont exécutés actuelle- ment à la presse.
On connaît en outre une méthode consistant à superposer deux bandes de tôle et à les souder par leurs bords, pour former ensuite sur place un corps tubulaire par gonflement moyennant une pression appliquée intérieurement. Cette mé- thode n'est toutefois applicable que là où les conduites ne doivent satisfaire qu'à des conditions peu rigoureuses en ce qui concerne la rigidité mécanique et la précision.
La présente invention est relative à un nouveau procé- dé pour l'exécution- de tubes et corps creux analogues à sec- tion sensiblement cylindrique, procédé consistant à réunir les bords jointifs d'une ou de plusieurs bandes de tôle ou de tronçons de ruban.de tôle au moyen de joints'soudés lon- gitudinaux, cette invention oonsistant essentiellement en ce. que l'on établit d'abord un corps creux dont la section pré- sente une forme générale aplatie, en soudant entre-elles une ou plusieurs bandes de tôlece corps étant façonné, après le soudage, jusqu'à ce qu'il acquiert la section de la pièce finale.
Il s'ensuit que, dans la méthode suivant l'invention, et contrairement à tous les procédés connus, la bande de tôle qui constitue la flan, ne subit qu'une déformation relative- ment peu, importante, ses bords étant initialement réunis par soudage pour former un corps creux de section-aplatie, et c'est ce corps creux qui subit désormais la partie essentielle du travail de formage, qui lui imprime une section oylindri- que. Le mode de travail suivant l'invention offre cet avanta- ge essentiel qu'il n'exige que peu d'outils de formage et que la majeure partie du travail de formage s'effectue sur un corps creux déjà oonstitué, ce qui exige moins de travail et
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d'outillage, précisément en c e qui concerne l'exactitude resterchée.
Plus particulièrement, le procède selon l'invention peut être mis en oeuvre en exécutant d'abord un corps creux ayant une section elliptique aplatie, que l'on transforme ensuite en une pièce finie de section cylindrique. 'Lors du formage de l'ébauche et préalablement au soudage, il est avantageux que les zones voisines des bords appelés à être réunis par soudage soient déjà préformées dès avant le,sou- dage, de façon que leur rayon de courbure corresponde à celui de la pièce finie. Par conséquent, les zones voisines du joint soudé ne subissent plus de formage lors du finissage..
Divers modes de réalisation de l'invention peuvent être adoptés dans le cadre de ces solutions de principe.
Par exemple, suivant une suggestion de l'invention, une bande ou une lame de t8le est préformée en un corps creux à section aplatie, après quoi on soude l'un à l'autre les bords jointifs, le corps creux ainsi établi étant transformé en une pièce finie de section circulaire. Les zones de la tôle, voisines des bords à réunir par soudage et, de préfé- renae, la zone médiane, opposée à ces bords, de la tôle, peuvent se voir comiuniquer avantageusement, dès le préformage visant à constituer l'ébauche, le rayon de courbure de la pièce cylindrique.
Dans le cas, notamment, de tubes à grande section, l'invention peut être réalisée en soudant entre-elles deux demi-coquilles aplaties avec lesquelles on forme d'abord ainsi une ébauche , - cette dernière étant ensuite, après le soudage, transformée en une pièce à section finale cylindrique*.
La transformation de l'ébauche en la pièce finie peut être effectuée des diverses manières ci-après, toujours dans le cadre de l'invention :
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Par exemple, un corps creux à courbure aplatie, cons- titué par soudage d'une bande de tôle préformée de façon ap- propriée et conformément à l'invention peut être soumis, après l'opération de soudage, à l'action de deux ou plusieurs cylindres opposés, dont le calibre correspond à la section de la pièce finie. Pour exécuter ,des tubes d'une précision .plus grande, il est recommandé que, après avoir été soumis à l'action de ces cylindres de formage, le tube cylindrique ainsi constitué soit encore conduit à travers un anneau ca- libré.
D'autre part, le corps creux à section aplatie, qui constitue l'ébauche, peut 'être amené à la forme définitive par tronçons, dans une presse.
Suivant une autre possibilité de réalisation de l'in- vention, le finissage peut consister à soumettre les corps creux à section aplatie à une pression intérieure, notamment une pression hydraulique, laquelle ne doit cependant pas dé- passer la limite d'élasticité de la matière.
Comme on l'a remarqué plus haut, l'invention n'est pas limitée à l'exécution de tubes ou autres corps creux à partir d'une seule bande de tôle; au contraire, et plus par- ticulièrement dans les tubes de grand diamètre, il est re- commandé d'employer deux ou plusieurs lames de tôle pour former le corps creux. Ainsi, dans cet exemple de réalisation de l'invention, deux ou plusieurs feuilles ou bandes de tôle sont d'abord transformées seulement en segments en forme de coquilles, à courbure plus aplatie que celle de la pièce fi- nie, après quoi ils sont réunis par des joints soudés longi- tudinaux, pour former un corps creux à section aplatie, ce dernier corps creux étant ensuite soumis à une pression inté- rieure, qui lui communique la forme définitive.
Par conséquent, dans le procédé suivant l'invention, le formage des segments,
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qui présentent par exemple la forme de demi-coquilles, n'est effectué quo partiellement avant.le se @@@, le corps or? @ n'étant soumis au formage définitif qu'après le soudage et moyennant une pression intérieure, laquelle fait passer la section du corps creux de la forme aplatie à la forme cylin- drique . Le formage définitif, par la pression appliquée in- térieurement par exemple, du corps creux déjà assemblé par soudage, s'opère également de façon très simple, puisque la matière tend à prendre la forme cylindrique, c'est-à-dire, la forme la plus favorable.
A titre d'exemple, les zones de la tôle, situées en- tre les bords façonnés conformément au rayon de courbure du corps creux à exécuter, peuvent être laissées intactes et planes lors de la confection de l'ébauche.
Toutefois, dans de nombreux cas il pourrait être re- commandable d'exécuter le procédé selon l'invention de telle façon que, lors de l'exécution des segments qui forment l'é- bauche, les tôles se voient imprimer une courbure aplatie entre les bords façonnés de manière à présenter le rayon de courbure du corps creux à exécuter. Dans ce cas, les tôles peuvent être façonnées entre ces bords de manière à présen- ter, par exemple, une courbure en anse de panier ou en por- tion d'ellipse.
D'une manière générale, l'invention peut être réalisée. à l'aide de feuilles de tôle, de bandes de tôle ou de tronçons de bandes de tôle, en tant que flans pour la confection des segments,
Les tôles peuvent être transformées par emboutissage, par exemple, en segments en forme de coquilles .
Ce mode de réalisation de l'invention peut, de pré- férence, être exécuté en faisant passer les bandes ou les feuilles de tôle, en longueurs aussi grandes que possible,
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à travers une cage de laminoir de faible longueur, qui se compose uniquement de cylindres décalamineurs et dresseurs ainsi que de cylindres façonneurs .
La fonction des cylindres façonneurs consiste uniquement à façonner les bords de la feuille ou de la bande de tôle qui traverse le laminoir, de telle façon que -ces bords se voient imprimer le rayon de courbure du corps creux à exécuter. Les.parties de la bande ou de la feuille de tôle situées entre ces bords auxquelles on imprime le rayon du produit fini demeurent à l'état plan, ou bien, ces parties sont préformées de manière à présenter une section en.anse de panier ou elliptique.
Ce procédé de formage simple n'exige que peu de pai- res de cylindres et une faible consommation de puissance et n'implique qu'un formage à froid peu poussé de la matière.
Les segments en forme de demi-coquilles ainsi établis sont ensuite réunis par leurs bords à l'aide de joints soudés.
Suivant un autre mode d'exécution du procédé selon l'invention, on peut faire passer simultanément deux feuil- les ou bandes de tôle à travers de doubles paires de cylin- dres, feuilles ou bandes que l'on soude entre elles, en aval de la oage de laminoir, par soudage à résistance ou à'apport de poudre, en formant deux joints longitudinaux,
Après le soudage, les corps creux ainsi établis peu- vent âtre divisés, par une soie mécanique ou un système ana- logue, un dispositif à découper autogène par exemple, en tronçons de longueur requise.
Ces tronçons élémentaires sont ensuite placés dans une presse par exemple, dont les plateaux présentent des mandrins coniques que l'on introduit dans les extrémités des corps creux et qui communiquent à ces extrémités une section oir- culaire. Les mandrins des traverses de la presse sont ainsi
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introduits à joint étanche dans les extrémités, désormais rendues circulaires, des corps creux. @ corps creux est ensuite soumis à une pression intérieure, fournie à travers les traverses de la presse et se voit désormais communiquer sur toute sa longueur, sous l'effet de la pression intérieure, une section circulaire.
Il s'ensuit que l'épreuve de pression, que le corps creux doit subir de toute façon, en vue du con- trôle de son étanchéité, conduit donc ici automatiquement à la forme'finale du corps creux et permet donc d'économiser toutes les opérations de formage compliquées et coûteuses, avant le soudage. D'autre part, la pression intérieure exercée en vue du façonnage comporte déjà l'épreuve d'étanchéité. Il convient toutefois de souligner que, lorsqu'on établit la forme finale par le procédé suivant l'invention, le pourtour du corps creux ne subit pas un accroissement, par fluage, au-delà de ses dimensions initiales et qu'aucune sollicita- tion à la flexion ne se manifeste dans les joints soudés.
Afin d'éviter des longueurs courtes ou insuffisantes et d'obtenir que tous les corps creux ou tubes présentent des longueurs fixes voulues, on'peut réunir la fin d'une bande ou feuille de tôle au commencement de la feuille ou bande de tôle suivante préalablement à leur entrée dans le dispositif de façonnage, comme il est connu en soi:
Suivant un autre mode d'exécution de l'invention, on peut confectionner d'abord un corps creux sans solution de continuité, présentant deux joints longitudinaux dans le sens de la longueur des bandes de tôle ou des tronçons de ruban d'acier utilisés.
Ce corps creux peut être divisé in- dépendamment de l'opération de soudage et, comme décrit plus haut, peut, en une seule et même opération, être amené à la forme définitive exacte et être soumis à l'épreuve d'étan- chéité- Suivant une variante, ce corps peut d'abord, sans
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'être divisé, recevoir une-conformation cylindrique à ses extrémités et être muni de couvercles, et ens ite, être soumis à une pression intérieure. Dans ce mode d'exécution de l'invention, également, on effectue en une seule et même opération le façonnage définitif et l'épreuve de pression, tout en éliminant une presse à essayer proprement dite.
L'invention permet donc d'économiser les investissements né- cessaires pour acquérir et faire fonctionner les presses à essayer, qui sont très importants pour les grands'diamètres et les pressions élevées. Après le formage et l'épreuve, le corps creux, désormais fini, peut être divisé en longueurs voulues .
Lorsque l'invention est réalisée de telle façon que la cage de laminoir effectue le formage de¯bandes ou de tronçons de tôle individuels, la bande ainsi préformée peut être découpée à la longueur voulue immédiatement derrière cette cage, On soude dans ce cas l'une 'à l'autre deux moi- tiés de segment en forme de coquilles, auxquelles on imprime la forme définitive suivant le procédé décrit plus haut, pour les,soumettre ensuite à l'épreuve de la pression.
Le procédé suivant l'invention ne se limite pas à' l'exécution de corps creux qui présentent la même section sur toute leur longueur. Au contraire, le, mode opératoire suivant l'invention permet de réaliser par exemple des corps creux présentant une section qui varie de façon uniforme ou par à-ooups, par exemple, des mâts, des tubesconiques, ou ana- logues.
D'autres détails avantageux de l'invention ressorti- ront des dessins annexés, dans lesquels on a représenté des exemples d'exécution de l'invention.
Dans ces dessins :
La Fig. 1 est une vue schématique montrant un e xemple
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d'une installation pour l'exécution d'une ébauche suivant l'invention.
La Fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II, de la Fig. l.
La Fig. 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne III-III de la Fig. 1.
La Fig. 4 est une vue en coupe-transversale suivant la ligne IV-IV de la Fig. 1.
La Fig. 5 est une vue schématique d'un dispositif au moyen duquel on peut exécuter le façonnage définitif pour réaliser la pièce finie, après la sortie de l'ébauche de l'installation suivant la Fig. 1.
, La Fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la Fig . 5.
La Fig. 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la Fig . 5.
Les Fige. 8 à 18 représentent l'exécution d'un corps creux à section non uniforme, par exemple d'un mât tubulaire à section étagée, par le procédé suivant l'invention, à par- tir de deux tronçons ou coquilles de tôle, chaque pièce en travail étant représentée en élévation et en coupe transver- sale.
Les Figs. 19 à 22 représentent d'une manière générale l'exécution d'un corps creux cylindrique à partir de deux tôles ou demi-coquilles, en montrant uniquement la section transversale de la pièce en travail dans les diverses phases de l'opération.
Les Fige. 3 à 7 sont dessinées chacune à une échelle plus grande que la fig. 1.
Dans la disposition représentée dans la Fig. 1, un ruban de tôle 1, débité par le rouleau 2, est amené de façon continue vers les trois cages de travail 3, 4et 5. Dans le
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premier bâti 3 , les parties marginales 6 du ruban de tôle 1, voisines des bords appelés à être soudés 1'un à l'autre, sont façonnées par les cylindres 7, représentés dans la Fig. 2, de telle manière qu'ils se voient imprimer un rayon de courbure qui correspond déjà à celui de la pièce cylin- drique finie.
Dans la cage 4, le ruban de tôle est plié, à l'aide des cylindres représentés dans la Fig. 3, de façon à affecter un profil d'auge ouvert vers le bas, la partie médiane 9 de la bande de tôle pouvant être dotée d'un même rayon de courbure que les zones marginales 6. Dans le bâti 5, le ruban de tôle est d'abord plié, au moyen des rouleaux 10 représentés dans la Fig . 4, de manière à former un corps creux à bords rapprochés et jusqu'à ce que les bords à réu- nir se rencontrent à contact plein, pour être ensuite réunis, par un joint soudé établi par le dispositif de soudage 11, de manière à former un corps creux fermé sur lui-même, dont la section présente un profil aplati.
Le corps creux formé au moyen de la cage de travail
5 et le dispositif de soudage 11 peut être désormais subdi- visé en tronçons et être transformé, à la presse ou par ap- plication d'une pression intérieure, en une pièce cylindrique finie dont le rayon est égal au rayon de courbure des zones marginales 6.
Il pourrait cependant être avantageux d'utiliser, à la suite du dispositif représenté dans la Fig. 1, un dispo- sitif suivant la Fig. 5, dans lequel le corps creux ayant quitté la cage de travail 5 est façonné par les deux cylin- dres opposés 12, de manière à devenir un corps creux cylin- drique, que l'on fait passer ensuite à travers une bague de calibrage 13. On peut établir de cette manière, en une opé- ration continue, un -tube de grande précision. 'on a représenté en coupe, au-dessous des cylindres 12, la forme des cannelures
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de ceux-ci.
On remarquera que le joint soudé n'est sujet à aucune sollicitation appréciable lors de .onnage par les cylindres 12, en particulier aucune sollicitation à la flexion, puisque les zones marginales 6 présentent déjà au voisinage du joint soudé la courbure de la pièce finie et ne sont sou- mises à aucune déformation par les cylindres 12.
Lorsque l'épaisseur et les caractéristiques de la ma- tière constitutive de la bande de tôle 1 l'exigent, les cy- lindres 12 peuvent être précédés d'une autre paire de cylin- dres qui rapproche seulement plus ou moins le corps creux de sa tonne cylindrique définitive..
Bien qu'il soit possible, en principe, de réaliser l'invention de telle façon que le joint soudé qui achève la formation du corps creux se situe à l'extérieur de celui-ci, est cependant recommandé d'adopter le mode d'exécution représenté dans les dessins,et où le dispositif de soudage 11 est placé à l'intérieur du corps creux et opère la soudure de celui-ci en produisant un joint intérieur,'étant donné que, de cette façon, il est plus aisé de contrôler et d'observer les difficultés qui, dans le cas d'un soudage extérieur, se manifestent sur la face intérieure du joint en raison de la présence de la mâchoire de cuivre à cet endroit.
Comme il ressort de la Fig. 1, le support, représenté dans cette Figurai du dispositif de soudage, pénètre dans le creux, encore ouvert vers le bas, de la bande de tôle, dont la courbure n'est pas encore complètement fermée sur elle-méme à cet endroit.
Des variantes très diverses sont concevables dans le cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, les cylindres 12 peuvent être établis de telle manière qu'ils effectuent uni- quement la transformation du corps creux en un corps de forme cylindrique approximative, le façonnage définitif étant assu- ré par une bague de oalibrage, à la presse, ou par une
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encore, se voir imprimer une courbure plus aplatie, à la manière d'une ellipse. Deux segments en forme de demi- coquilles, exécutées suivant les Figs. 10 et 11, sont en- suite réunis entre eux par leurs bords à l'aide de joints soudés continus 17, au moyen d'une soudure par résistance ou par apport de poudre, de sorte que l'on obtient un corps creux à section approximativement elliptique.
Comme indiqué dans la Fig. 14, on donne d'abord aux extrémités 18 et 19 de ce corps une forme cylindrique, par exemple à l'aide de mandrins d'une presse,, et on le soumet ensuite à une pres- sion intérieure, par laquelle il est transformé en un oorps creux présentant sur toute sa longueur une section circulai- re, bien qu'étagée, comme montré dans les Figs. 17 et 18.
Dans l'exemple d'exécution suivant les Figs; 19 à 22, une bande de tôle 14. est d'abord envoyée à travers une paire de cylindres décalamineurs et ensuite entre des cylindres plieurs de sorte que les zones marginales 15 sont courbées. vers le haut avec un rayon R, tandis que la zone médiane 16 demeure plane, est bombée en anse de panier ou courbée à la manière d'une ellipse.
Ensuite, deux segments en forme de demi-coquilles ainsi constitués sont réunis entre eux, comme . indiqué dans la Fig. 21, à l'aide de joints-soudés oontinus
17, pour former un corps creux faiblement bombé, dont les, extrémités se voient d'abord imprimer une forme cylindrique, comme plus haut, et auquel on communique ensuite, sur toute sa longueur, moyennant une pression intérieure, la forme cy- lindrique définitive représentée dans la Fig. 22.
Comme on l'a déjà remarqué plus haut, le finissage par pression intérieure peut être réalisé, dans le procédé suivant l'invention, en appliquant par exemple une méthode selon laquelle le corps creux est rempli de liquide sous pression ou, d'une manière générale, d'un fluide sous pres-
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pression intérieure. Pour exécuter des tubes de diamètre variable, il suffit généralement de remplacer uniquement les cylindres 7 dans l'installation suivant la Fig. 1.
Pour produire un joint soudé particulièrement sûr et de haute qualité, il est avantageux d'exécuter le procédé suivant l'invention en établissant d'abord un corps creux par soudage de la bande de tôle par l'intérieur, comme re- présenté dans la Fig. 1. On peut ensuite retrancher du corps creux ainsi établi des tronçons de longueur déterminée, que l'on retourne de 180 et sur lesquels on produit un joint soudé extérieur, par-dessus du joint soudé intérieur. C'est alors seulement que ces corps creux à double soudure - soit, erécatée d'abord intérieurement et ensuite extérieurement - sont transformés en un tube cylindrique, comme indiqué dans les Figs. 5 et 7, à l'aide de cylindres et d'une bague de calibrage.
D'autre part, et suivant une variante, les tron- çons de corps creux ainsi établis peuvent être amenés à la forme cylindrique en les soumettant à une pression intérieure et en leur faisant traverser ensuite une bague de calibrage 13 suivant la Fig. 5.
Dans l'exemple d'exécution suivant les Figs. 8 à 18, on découpe d'abord un flan de tôle 14 pour l'exécution d'un mât tubulaire à diamètre étagé, ce flan ayant la forme re- présentée dans la Fig. 8. Ce flan de tôle, qui est plan, est soumis à l'action d'une presse dans laquelle les. zones mar- ginales 15 du flan sont courbées vers le haut au voisinage des bords de celui-ci, comme indiqué dans les Figs. 10 et 11, le rayon de courbure appliqué R étant le même que le rayon de courbure du corps creux définitif.
La zone médiane 16 du segment en forme de demi-coquille ainsi constitué peut soit rester à l'état plan, soit être dotée, au cours de la même opération d'emboutissage, d'un profil en anse de panier, ou
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sion, à travers les poinçons de la presse qui impriment d'abord une forme cylindrique à ses extrémités, et. est ainsi amené à sa forme définitive. Un autre mode de réalisation de l'invention consiste à obturer - moyennant le soudage de couvercles, par exemple - le.s extrémités du corps creux aux- quelles on a donné préalablement une forme cylindrique, après quoi on soumet l'ensemble du corps creux à une pression in- térieure, apportée à travers ces couvercles, afin de donner à ce corps sa forme définitive.
De cette manière, ou d'une manière analogue, mais toujours suivant l'invention, on peut non seulement exécuter de façon très simple des récipients et corps creux de diver- ses formes, mais aussi, et plus particulièrement,' produire des tubes de grand diamètre, le tout moyennant des frais d'exploitation et d'installation réduits.
Dans les exemples de réalisation du procédé de fabri- cation suivant l'invention, représentés dans les Figs.8 à 22, il est également recommandé d'assurer dans chaque cas l'assemblage des deux demi-coquilles par-un joint soudé ex- térieur et un joint soudé intérieur le long de leurs bords à ré unir. 'De plus, dans l'exemple d'exécution suivant les' Figs. 19 à 22, le corps tubulaire cylindrique peut être ame- né finalement à passer à travers une bague de calibrage 13, .comme représenté dans la Fig. 5.
D'autre part, dans l'exemple d'exécution suivant les Figs'. 19 à 22, le finissage peut être également opéré d'une façon générale, à l'aide de cy- lindres 12 et d'une bague de calibrage 13, comme représenté dans la Fig. 5, cela soit au lieu et place du formage par pression intérieure, soit en plus de celui-ci.
Le procédé suivant l'invention convient principalement, il est vrai, pour l'exécution de corps creux ou tubes de forme cylindrique. Il peut cependant être appliqué aussi à l'exécu-
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tion de corps creux ou tubes de section ovale ou 'de toute autre section voulue . Dans ce cas, le fig; :;.::.age du corps creux non circulaire, établi par soudage, peut être opéré entre matrices dont la forme correspond à celle du corps creux voulu, ou bien, dans certains cas, on peut limiter la pression appliquée intérieurement, de telle façon que l'effet de la pression intérieure sur le corps creux établi par soudage cesse dès que ce dernier a acquis, par l'action de la pression intérieure, une section elliptique par exemple, ayant les dimensions requises.
Dans ce cas, la paroi exté- rieure du corps creux peut venir s'appliquer, en cours de formage,contre des butées, qui limitent ainsi la déformation imprimée à ce corps. L'action de la pression intérieure est arrêtée aussitôt que la paroi extérieure du corps creux vient s'appliquer contre ces butées. Dans cette disposition, le façonnage des extrémités du corps creux produit par sou- dage, en vue de la fixation des couvercles par soudage ou de l'introduction des mandrins de la presse d'emboutissage, peut s'effectuer en donnant à ces extrémités immédiatement la forme de profil définitive du corps creux à établir, par exemple une section elliptique de forme voulue.
Toutes les opérations de façonnage du'procédé suivant l'invention sont exécutées sans application de la chaleur, par formage à froid. En particulier, l'invention vise égale- ment le travail de tôles épaisses.
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It is known practice to produce hollow bodies from half-shells or from several shells, by welding the preformed shells to each other, 'In this case, the various shells are communicated their definitive shape prior to their assembly. by welding. In this known method, the cost of shaping the elementary shells - which must already be shaped before welding
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way that their radii of curvature correspond entirely to those of the hollow body that it is about.
On the other hand, it is difficult to fit the segments exactly to each other around their periphery during welding assembly.
It is also known to produce hollow bodies from sheets of sheet metal or sections of a strip of sheet metal, subjecting the various sheets or sections to multiple forming operations, up to an advanced stage, by stamping, by welding them together along a longitudinal joint and by subjecting the hollow body thus formed to an internal pressure, which determines a creep of the material, - which is pushed to such a point that the initial dimensions of the hollow body subjected to internal pressure increase by several percent.
Apart from the extremely important means which must be implemented to carry out this known process, it can hardly be assumed that, given the tolerances and the presence of the welded joint, the increase in the circumference during such a stamping is distributed uniformly throughout the material; however, even annealing, which is required after intense and repeated cold forming, is not able to eliminate local creep phenomena.
It has long been known to establish hollow bodies, such as tubes, from sheets or steel strips, by shaping them section after section, using pairs of cylinders, to form a tube with edges. close together ', for example, which is then welded. Practice has shown that this process can be applied economically at most up to a tube diameter of 150 mm and that, as the diameters of the tubes to be made increase, the number of cylinders and their cost - due to their dimensions - grow
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in such proportions, and their replacement, when switching from one tube diameter to another, is so tedious, that even tubes with a diameter of 200 mm are currently being pressed.
A method is also known which consists in superposing two strips of sheet metal and in welding them by their edges, in order then to form a tubular body on site by swelling with a pressure applied internally. This method, however, is only applicable where the pipes only have to meet less stringent conditions with regard to mechanical rigidity and precision.
The present invention relates to a new process for the production of tubes and similar hollow bodies with a substantially cylindrical section, a process consisting in joining the contiguous edges of one or more strips of sheet metal or of sections of tape. .de sheet by means of longitudinal welded joints, this invention essentially oonsistant in that. that one first establishes a hollow body, the section of which has a generally flattened shape, by welding together one or more strips of sheet metal this body being shaped, after welding, until it acquires the section of the final piece.
It follows that, in the method according to the invention, and unlike all known methods, the strip of sheet metal which constitutes the blank, undergoes only a relatively small, significant deformation, its edges being initially joined by welding to form a hollow body of flattened section, and it is this hollow body which now undergoes the essential part of the forming work, which gives it an oylindric section. The working method according to the invention offers this essential advantage that it requires only a few forming tools and that the major part of the forming work is carried out on an already formed hollow body, which requires less. working and
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tooling, precisely with regard to the accuracy maintained.
More particularly, the process according to the invention can be implemented by first performing a hollow body having a flattened elliptical section, which is then transformed into a finished part of cylindrical section. 'When forming the blank and prior to welding, it is advantageous that the areas adjacent to the edges to be joined by welding are already preformed before welding, so that their radius of curvature corresponds to that of the finished piece. As a result, the areas adjacent to the welded joint no longer undergo forming during finishing.
Various embodiments of the invention can be adopted within the framework of these solutions in principle.
For example, according to a suggestion of the invention, a strip or a sheet of t8le is preformed into a hollow body with a flattened section, after which the joined edges are welded to each other, the hollow body thus established being transformed. in a finished piece of circular section. The zones of the sheet, adjacent to the edges to be joined by welding and, preferably, the median zone, opposite these edges, of the sheet, can be advantageously communicated, from the preforming aimed at constituting the blank, the radius of curvature of the cylindrical part.
In the case, in particular, of tubes with a large cross section, the invention can be achieved by welding together two flattened half-shells with which a blank is first thus formed, - the latter then being, after welding, transformed in one piece with a cylindrical final section *.
The transformation of the blank into the finished part can be carried out in the various ways below, still within the scope of the invention:
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For example, a hollow body with flattened curvature, formed by welding a strip of sheet metal suitably preformed and in accordance with the invention can be subjected, after the welding operation, to the action of two or several opposing cylinders, the caliber of which corresponds to the section of the finished part. In order to produce tubes of greater precision, it is recommended that, after having been subjected to the action of these forming rolls, the cylindrical tube thus formed be further led through a calibrated ring.
On the other hand, the hollow body with flattened section, which constitutes the blank, can be brought to the final shape in sections, in a press.
According to another possible embodiment of the invention, the finishing may consist in subjecting the hollow bodies with a flattened section to an internal pressure, in particular a hydraulic pressure, which must not, however, exceed the elastic limit of the section. matter.
As noted above, the invention is not limited to the production of tubes or other hollow bodies from a single strip of sheet metal; on the contrary, and more particularly in tubes of large diameter, it is recommended to use two or more sheet metal blades to form the hollow body. Thus, in this exemplary embodiment of the invention, two or more sheets or strips of sheet metal are first transformed only into shell-shaped segments, with a curvature more flattened than that of the finished part, after which they are united by longitudinal welded joints to form a hollow body with a flattened section, the latter hollow body then being subjected to an internal pressure, which gives it the final shape.
Consequently, in the method according to the invention, the forming of the segments,
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which, for example, have the shape of half-shells, is only partially carried out before the se @@@, the gold body? @ being subjected to final forming only after welding and with an internal pressure, which changes the section of the hollow body from the flattened form to the cylindrical form. The final forming, by the pressure applied internally for example, of the hollow body already assembled by welding, also takes place very simply, since the material tends to take the cylindrical shape, that is to say, the most favorable form.
By way of example, the zones of the sheet, situated between the edges shaped in accordance with the radius of curvature of the hollow body to be executed, can be left intact and flat during the preparation of the blank.
However, in many cases it might be advisable to carry out the process according to the invention in such a way that, during the execution of the segments which form the blank, the sheets are given a flattened curvature between the edges shaped so as to present the radius of curvature of the hollow body to be executed. In this case, the sheets can be shaped between these edges so as to present, for example, a curvature in the shape of a basket handle or in the form of an ellipse.
In general, the invention can be achieved. using sheets of sheet metal, strips of sheet metal or sections of strips of sheet metal, as blanks for making up the segments,
The sheets can be formed by stamping, for example, into shell-shaped segments.
This embodiment of the invention can preferably be carried out by passing the strips or sheets of metal, in lengths as long as possible,
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through a short-length rolling mill stand, which consists only of descaling and straightening rolls as well as shaping rolls.
The function of the shaping rolls consists only in shaping the edges of the sheet or the strip of sheet metal which passes through the rolling mill, in such a way that these edges are imprinted with the radius of curvature of the hollow body to be executed. The parts of the strip or sheet located between these edges on which the radius of the finished product is imprinted remain in the flat state, or else, these parts are preformed so as to present a section in the handle of a basket or elliptical.
This simple forming process requires few pairs of rolls and low power consumption, and involves only light cold forming of the material.
The segments in the form of half-shells thus established are then joined by their edges using welded joints.
According to another embodiment of the method according to the invention, it is possible to pass simultaneously two sheets or strips of sheet metal through double pairs of cylinders, sheets or strips which are welded together, downstream. of the rolling mill edge, by resistance welding or powder welding, forming two longitudinal joints,
After welding, the hollow bodies thus established can be divided, by a mechanical tang or a similar system, an autogenous cutting device for example, into sections of the required length.
These elementary sections are then placed in a press for example, the plates of which have conical mandrels which are introduced into the ends of the hollow bodies and which communicate to these ends an oircular section. The mandrels of the press sleepers are thus
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introduced with a watertight seal in the ends, now made circular, of the hollow bodies. @ hollow body is then subjected to an internal pressure, supplied through the crosspieces of the press and is now seen communicating over its entire length, under the effect of the internal pressure, a circular section.
It follows that the pressure test, which the hollow body must undergo anyway, in order to check its tightness, therefore automatically leads here to the final shape of the hollow body and therefore makes it possible to save all costs. complicated and expensive forming operations, before welding. On the other hand, the internal pressure exerted with a view to shaping already includes the leakproofness test. It should however be emphasized that, when the final shape is established by the process according to the invention, the periphery of the hollow body does not undergo an increase, by creep, beyond its initial dimensions and that no stress bending does not manifest itself in welded joints.
In order to avoid short or insufficient lengths and to obtain that all the hollow bodies or tubes have the desired fixed lengths, one can join the end of a strip or sheet of sheet metal to the beginning of the next sheet or strip of sheet metal. prior to their entry into the shaping device, as is known per se:
According to another embodiment of the invention, one can first make a hollow body without any break in continuity, having two longitudinal joints in the direction of the length of the strips of sheet metal or of the sections of steel tape used.
This hollow body can be divided independently of the welding operation and, as described above, can, in one and the same operation, be brought to the exact final shape and be subjected to the leakproofness test. - According to a variant, this body can first of all, without
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'be divided, receive a cylindrical conformation at its ends and be provided with lids, and ens ite, be subjected to internal pressure. In this embodiment of the invention, too, the final shaping and the pressure test are carried out in one and the same operation, while eliminating a test press proper.
The invention therefore makes it possible to save the investments necessary to acquire and operate the test presses, which are very important for large diameters and high pressures. After forming and testing, the now finished hollow body can be divided into desired lengths.
When the invention is carried out in such a way that the rolling mill stand performs the forming of strips or of individual sheet sections, the strip thus preformed can be cut to the desired length immediately behind this stand. In this case, the strip is welded. one to the other two halves of segment in the form of shells, on which the final shape is printed according to the process described above, in order to then subject them to the pressure test.
The method according to the invention is not limited to the execution of hollow bodies which have the same section over their entire length. On the contrary, the operating mode according to the invention makes it possible, for example, to produce hollow bodies having a section which varies uniformly or step by step, for example masts, conical tubes, or the like.
Other advantageous details of the invention will emerge from the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention have been shown.
In these drawings:
Fig. 1 is a schematic view showing an example
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of an installation for the execution of a blank according to the invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II, of FIG. l.
Fig. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1.
Fig. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 1.
Fig. 5 is a schematic view of a device by means of which the final shaping can be carried out to produce the finished part, after the blank has left the installation according to FIG. 1.
, FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5.
Fig. 7 is a sectional view along the line VII-VII of FIG. 5.
The Fige. 8 to 18 show the construction of a hollow body with non-uniform section, for example a tubular mast with stepped section, by the method according to the invention, from two sections or sheet shells, each part in work being shown in elevation and in cross section.
Figs. 19 to 22 generally show the execution of a cylindrical hollow body from two sheets or half-shells, showing only the cross section of the workpiece in the various phases of the operation.
The Fige. 3 to 7 are each drawn on a larger scale than in FIG. 1.
In the arrangement shown in FIG. 1, a sheet of sheet metal 1, fed by the roller 2, is fed continuously towards the three working cages 3, 4 and 5. In the
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first frame 3, the marginal parts 6 of the sheet metal strip 1, adjacent to the edges which are to be welded to one another, are shaped by the cylinders 7, shown in FIG. 2, in such a way that they are given a radius of curvature which already corresponds to that of the finished cylindrical part.
In cage 4, the sheet metal strip is bent, using the cylinders shown in FIG. 3, so as to affect a downwardly open trough profile, the middle part 9 of the sheet metal strip being able to be provided with the same radius of curvature as the marginal zones 6. In the frame 5, the sheet metal strip is first folded, by means of the rollers 10 shown in FIG. 4, so as to form a hollow body with close edges and until the edges to be joined meet in full contact, to be then joined, by a welded joint established by the welding device 11, so as to form a hollow body closed on itself, the section of which has a flattened profile.
The hollow body formed by means of the working cage
5 and the welding device 11 can henceforth be subdivided into sections and be transformed, by press or by application of internal pressure, into a finished cylindrical part, the radius of which is equal to the radius of curvature of the marginal zones. 6.
However, it could be advantageous to use, following the device shown in FIG. 1, a device according to FIG. 5, in which the hollow body having left the working stand 5 is shaped by the two opposite cylinders 12, so as to become a cylindrical hollow body, which is then passed through a sizing ring 13 In this way, in a continuous operation, a high precision tube can be established. 'there is shown in section, below the cylinders 12, the shape of the grooves
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of these.
It will be noted that the welded joint is not subject to any appreciable stress during .onnage by the cylinders 12, in particular no bending stress, since the marginal zones 6 already present in the vicinity of the welded joint the curvature of the finished part and are not subjected to any deformation by the cylinders 12.
When the thickness and the characteristics of the constituent material of the sheet metal strip 1 so require, the cylinders 12 can be preceded by another pair of cylinders which only brings the hollow body more or less closer to it. its final cylindrical tonne.
Although it is possible, in principle, to carry out the invention in such a way that the welded joint which completes the formation of the hollow body is located outside it, it is nevertheless recommended to adopt the mode of execution shown in the drawings, and where the welding device 11 is placed inside the hollow body and performs the welding thereof, producing an internal seal, since in this way it is easier to check and observe the difficulties which, in the case of external welding, appear on the inside face of the joint due to the presence of the copper jaw at this location.
As can be seen from FIG. 1, the support, shown in this figure of the welding device, penetrates into the hollow, still open at the bottom, of the sheet metal strip, the curvature of which is not yet completely closed on itself at this location.
Very diverse variants are conceivable within the scope of the invention. Thus, for example, the cylinders 12 can be established in such a way that they effect only the transformation of the hollow body into a body of approximately cylindrical shape, the final shaping being ensured by a calibrating ring, with the press. , or by a
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again, being printed with a more flattened curvature, like an ellipse. Two segments in the form of half-shells, executed according to Figs. 10 and 11, are then joined together by their edges by means of continuous welded joints 17, by means of resistance welding or by adding powder, so that a hollow body with cross-section is obtained. approximately elliptical.
As shown in Fig. 14, the ends 18 and 19 of this body are first given a cylindrical shape, for example by means of mandrels of a press, and then subjected to an internal pressure, by which it is transformed. in a hollow body having a circular section over its entire length, although stepped, as shown in Figs. 17 and 18.
In the example of execution according to Figs; 19 to 22, a strip of sheet metal 14. is first passed through a pair of descaling rolls and then between folding rolls so that the marginal areas 15 are curved. upwards with a radius R, while the middle zone 16 remains flat, is curved like a basket handle or curved in the manner of an ellipse.
Then two segments in the form of half-shells thus formed are joined together, like. shown in Fig. 21, using continuous welded joints
17, to form a slightly convex hollow body, the ends of which are first printed in a cylindrical shape, as above, and to which is then communicated, over its entire length, by means of internal pressure, the definitive cylindrical shape shown in FIG. 22.
As already noted above, the interior pressure finishing can be achieved, in the process according to the invention, by applying for example a method according to which the hollow body is filled with liquid under pressure or, in a manner general, of a fluid under pressure
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internal pressure. To produce tubes of variable diameter, it is generally sufficient to replace only the cylinders 7 in the installation according to FIG. 1.
In order to produce a particularly safe and high-quality welded joint, it is advantageous to carry out the process according to the invention by first establishing a hollow body by welding the sheet metal strip from the inside, as shown in FIG. Fig. 1. It is then possible to subtract from the hollow body thus established sections of determined length, which are turned over by 180 and on which an external welded joint is produced, over the internal welded joint. It is only then that these double welded hollow bodies - that is, erécatée first internally and then externally - are transformed into a cylindrical tube, as shown in Figs. 5 and 7, using cylinders and a calibration ring.
On the other hand, and according to a variant, the sections of hollow body thus established can be brought to the cylindrical shape by subjecting them to an internal pressure and by then making them pass through a calibration ring 13 according to FIG. 5.
In the example of execution according to Figs. 8 to 18, a sheet metal blank 14 is first cut to produce a tubular mast with stepped diameter, this blank having the shape shown in FIG. 8. This sheet metal blank, which is flat, is subjected to the action of a press in which the. Marginal areas 15 of the blank are curved upwardly in the vicinity of the edges thereof, as shown in Figs. 10 and 11, the applied radius of curvature R being the same as the radius of curvature of the final hollow body.
The middle zone 16 of the segment in the form of a half-shell thus formed can either remain in the planar state, or be provided, during the same stamping operation, with a basket handle profile, or
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sion, through the punches of the press which first print a cylindrical shape at its ends, and. is thus brought to its final form. Another embodiment of the invention consists in closing - by welding lids, for example - the ends of the hollow body to which a cylindrical shape has previously been given, after which the entire hollow body is subjected. to an internal pressure, brought through these covers, in order to give this body its final shape.
In this way, or in a similar way, but still according to the invention, it is not only possible to produce very simply containers and hollow bodies of various shapes, but also, and more particularly, to produce tubes of large diameter, all at low operating and installation costs.
In the embodiments of the manufacturing process according to the invention, shown in Figs. 8 to 22, it is also recommended to ensure in each case the assembly of the two half-shells by a welded joint ex- interior and an interior welded joint along their edges to be joined. 'In addition, in the example of execution according to' Figs. 19 to 22, the cylindrical tubular body may be finally passed through a sizing ring 13, as shown in FIG. 5.
On the other hand, in the example of execution according to Figs'. 19 to 22, the finishing can also be carried out in a general way, with the aid of cylinders 12 and a sizing ring 13, as shown in FIG. 5, this either instead of internal pressure forming or in addition to it.
The method according to the invention is mainly suitable, it is true, for the production of hollow bodies or tubes of cylindrical shape. However, it can also be applied to the execution
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tion of hollow bodies or tubes of oval section or 'of any other desired section. In this case, FIG; :;. ::. Age of the non-circular hollow body, established by welding, can be operated between dies whose shape corresponds to that of the desired hollow body, or else, in certain cases, the pressure applied internally can be limited by such so that the effect of the internal pressure on the hollow body established by welding ceases as soon as the latter has acquired, by the action of the internal pressure, an elliptical section for example, having the required dimensions.
In this case, the outer wall of the hollow body may come to rest, during forming, against stops, which thus limit the deformation imparted to this body. The action of the internal pressure is stopped as soon as the external wall of the hollow body comes to rest against these stops. In this arrangement, the shaping of the ends of the hollow body produced by welding, with a view to fixing the covers by welding or the introduction of the mandrels of the stamping press, can be carried out by giving these ends immediately the final profile shape of the hollow body to be established, for example an elliptical section of the desired shape.
All the shaping operations of the process according to the invention are carried out without the application of heat, by cold forming. In particular, the invention also relates to the working of thick sheets.
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