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Formate de métaux.
La présente invention concerne le.Formage de métaux, nécessaire pour préparer des surfaces à la soudure.
Un problème se pose pour souder des tubes de petit dia- mètre, par exemple 0,5 pouce (1,27 cm), à une plaque à tubes pour former un échangeur de chaleur lorsque l'écartement des tubes est faible,,par exemple 0,75 pouce (1,9 cm). La technique préférée consiste à souder les tubes par 1'intérieur à la plaque autour des perforations ménagées dans celle-ci mais elle implique une prépa - ration de la face de la plaque au niveau des embouchures des per- forations pour recevoir les tubes pour la soudure.
Cette prépara- tion consiste à former sur la face de la plaque des gorges circu- laires de 0,15 pouce (3,8 mm) de, profondeur espacées en damier
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(dans l'exemple précité) de 0,75 pouce (1,9 cm) les unes des autres, avec un diamètre intérieur de 0,65 pouce (1,65 cm) et un diamètre extérieur de 0,85 pouce (2,16 cm) pour former une série de nervures annulaires saillantes auxquelles des tubes peuvent être soudés. Par les techniques d'usinage classiques, on ne réalise pas facilement cette préparation.dans les matières habituelles.des plaques à tubes, des échangeurs de chaleur, telles que l'acier inoxydable et l'Inconel.
Suivant l'invention, on prépare un corps perforé tel qu'une plaque perforée à recevoir un tube qui doit y être soudé autour d'une perforation, en formant une nervure saillante de l'embouchure de la perforation par une technique selon laquelle: (a) en s'arrange pour que l'embouchure ait un plus petit diamètre que le diamètre principal de la perforation ; (b) on.applique de la chaleur à la paroi de l'embouchure pour la'ramollir;
(c) on présente à la plaque, autour de son embouchure, une matrice comportant une saillie annulaire qui entôure un alésage ayant un diamètre au'moins égal au diamètre principal de la perfo- ration tandis que la paroi intérieure de la saillie annulaire a un diamètre supérieur au diamètre principal ; et (d) on fait passer un corps ou mandrin à travers l'embou- chure dans la matrice de manière à déformer la paroi chauffée de l'embouchure .contre la paroi intérieure de la saillie annulaire de la'matrice pour créer la nervure par refoulement.
Une façon de mettre en oeuvre la présente invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé dans lequel: la Fig.l est une coupe d'une partie d'une plaque à tubes d'échangeur de chaleur et d'un appareil associa; et les Figs. 2 et 3 montrent en détail des parties de la Fig.1.
Sur la Fie.l, une plaque à tubes d'échangeur de chaleur .
100 est représentée pourvue de perforations 11a à 11e ayant chacune
0,5 pouce (1,27 cm) de diamètre,,ces perforations représentant, quel-
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ques unes des nombreuses perforations identiques 11 (Fig.2) espa-. odes les unes des autres de 0,75 pouce (1,9 cm) suivant un damier triangulaire. La plaque plane 10'est initialement fabriquée de ,façon que chaque perforation 11 comporte à son extrémité inférieure une embouchure 12 de moindre diamètre. Les perforations lla,et llb comportent donc chacune une embouchure, 12a'et 12b respectivement, .' de moindre diamètre, par exemple 0,375 pouce (9,53 mm).
On applique de la chaleur pour ramollir la paroi de la plaque 10 délimitant l'embouchure 12b, au moyen d'un dispositif de chauffage 13 placé coaxialem,ent dans l'embouchure 12b et à une certaine distance de celle-ci et monté sur un corps mobile en substance cylindrique 14.
Le dispositif de chauffage 13 peut, par exemple, être un dispo- sitif de chauffage électrique à induction ou un dispositif de chauf- fage au gaz et un passage axial 15 est prévu dans le corps ou man- drin 14 pour des conducteurs électriques ou pour une circulation de gaz, suivant ce qui convient.
Une matrice cylindrique 16 comporte une saillie verticale 'annulaire 17 autour d'un alésage coaxial 18. L'alésage 18' a un diamètre de 0,5 pouce (1,27.cm), le diamètre intérieur de la saillie
17 est de 0,65 pouce (1,5 cm) et le diamètre extérieur de la sail- lie 17 est de 0,85 pouce (2,16 cm). La hauteur de la saillie 17 au- dessus de la matrice est de 0,15 pouce (3,8 mm).
La saillie 17 de la matrice 16 est maintenue contre la plaque 10 autour l'embouchure
12b par un dispositif de serrage approprié, et le mandrin 14 qui comporte des parties 14a et 14b d'un diamètre extérieur égal diamètre intérieur des perforations 11 (à savoir 0,5 pouce ou
1,27 cm) est abaissé à travers l'embouchure chauffée 12b, de sorte que la partie 14a déforme la partie chauffée de ,la plaque à tubes
10 tout près de l'embouchure 12b et autour de celle-ci contre la paroi intérieure de la saillie 17 pour créer une nervure annulaire verticale 19 à laquelle un tube 20 est ultérieurement attaché par une soudure interne 21.
Des blocs de support 22,23 sont supportés par la matrice 16 pour éviter de déformer les perforations 11 adja- centes à la perforation llb à travailler et pour maintenir la sail-
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lie 17 coaxialement par rapport à l'embouchure 12b. Le bloc de slip- port 22 est donc dimensionné et est placé de manière à engager la paroi d'extrémité inférieure de la perforation 11c et le bloc 23 est dimensionné et placé de manière à engager l'embouchure 12a.
On comprendra que la matière 16 porte également d'autres blocs de support semblables aux blocs 22, 23 pour engager des perforations 11 . et des embouchures adjacentes:
En termes généraux le passage de la partie 14a du mandrin 14 à travers l'embouchure chauffée 12b peut avantageusement être considéré comme déformant la partie annulaire de la plaque 10 limi- ,tée par l'embouchure 12b et par la ligne en pointillé 24 (Fig. 3) de manière à remplir l'espace annulaire borné par la saillie 17 et la ligne pointillée 25.
Comme mentionné plus haut, la plaque à tubes 10, avant la formation des nervures 19, est construite de façon que chaque perforation 11 comporte à son extrémité inférieure une embouchure
12 de moindre diamètre. Ainsi, sur la Fig.l, la ligne 26 représente le dessous de la plaque 10 avant formation des nervures 19 (l'em- bouchure 12b étant soumise au traitement et l'embouchure 12a étant en attente) tandis que la ligne 27 représente la surface inférieure de la plaque 10 après la formation des nervures 19 (les perforations llc, lld et lle ayant été traitées suivant l'invention et ayant donc chacune un diamètre uniforme de 0,5 pouce (1,27 cm) sur toute leur longueur), chaque nervure 19 étant encerclée par une gorge cirru- laire 28 effectivement formée par la saillie 17.
La Fig. 2 est une vue fragmentaire du dessous de la plaque
10 après la formation des nervures 19 et avant la soudure des tube
20 qui, comme le montre la Fig.l, ont le même diamètre intérieur (à savoir 0,5 pouce cu 1,27 cm) que les perforations 11 et dont l'épaisseur de paroi n'est pas supérieure à la largeur radiale des nervures 19.
Il
Les gorges 28 sont étroites en largeur (0,1 pouce soi
2,5 mm) comparée à leur profondeur (0,15 pouce soit 3,8 mm) et com-
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me décrit plus haut, la formation de ces gorges pour obtenir, les nervures auxquelles les tubes sont attachés par soudure intérieu- re n'est pas facile à effectuer par des techniques d'usinage clas- siques dans les matières habituelles des plaques à tubes d'échan- geur de chaleur, comme l'acier inoxydable ou l'Inconel, qui subis- sent un écrouissage prononcé.
Outre qu'elle évite cette difficulté, 'la présente invention assure que les grains dans la surface de la plaque'10 (qui s'étendent normalement dans le sens longitudinal de celle-ci, c'est-à-dire transversalement aux perforations 11) soient orientés dans les nervures 19 dans le même sens que dans les tubes
20 (c'est-à-dire longitudinalement par rapport aux tubes) ce qui permet donc de réaliser des soudures 21 plus robustes.
L'invention n'est pas limitée aux détails qui précèdent.
Par exemple, pour régir le taux de chauffage et de refroidissement à l'embouchure 12, on peut appliquer de la chaleur aux parois des perforations 11 adjacentes à la perforation 11 en cours de trai- tement. Le chauffage des embouchures 12 peut être effectué au moyen d'un chalumeau, lorsque la matrice est enlevée.
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