L'invention a pour obje-t des per~ectionnements aux procédé et installation de fabrica-tion de tubulure d'at-tente sur une paroi de -très forte épaisseur, no-tamment supérieure 200 mm.
L'invention apporte nota~ent des perfectionnements importants au procédé et à l'installation décrits dans le brevet francais 2.337.600 déposé par la meme Société le 9 Janvier 1976.
On connait depuis longtemps des procédés de fabrication de tubulures d'attente sur des tubes dans lesquels la tubulure est formée par refoulement entre un poinçon que l'on fait passer en force et une matrice tubulaire contre laquelle est appliqué le tube. Dans un tel procédé, qui est décrit notam-ment dans le brevet françaid 1.033.85~ et son addition n~
61.343, l'enfoncement du poinçon détermine un étirage du métal qui provoque à la longue l'ouverture d'un orifice dans l'axe du poinçon. Pour favoriser cette ouverture, on ménage souvent un orifice à l'avance, qui s'élargit au fur et à mesure de l'étirage. Le métal est comprimé entre la matrice et le poin- -çon et subit donc un véritable matriçage.
De tels procédés avaient été proposés spécialement pour la fabrication de tubes d'échangeurs constitués souvent en un métal assez facilement déformable et assez peu épais.
Il était difficile d!imaginer que l'on pouvait utiliser un semblable procédé, sans risque de fissuratiorls, pour des tôles d'acier relativement épaisses. En outre, le calcul montre que dans ce cas, il aurait fallu dépenser pour l'enfoncement du poinçon une énergie très grande que ne permettent pas d'obte-nir les presses dont on dispose généralement.
Aussi, lorsqu'on a imaginé de réaliser des tubulures par enfoncement d'un poinçon sur une tôle relativement épaisse, comme on l'a décrit dans le brevet français 1.198.440, on a ~' :
;' ~0(~79~) considéré qu'il était nécessaire de ménager au préalable par alésage une cuvette à l'emplacement de la tubulure à former de fa~con à diminuer l'épaisseur du métal à déformer. Un tel procédé était prévu pour des tôles pouvant aller jusqu'à-une épaisseur de l00 mm au plus. Mais l'alésage prévu était rela-tivement coûteux à réaliser et présentait en outre un risque d'affaiblissement du métal.
La Société déposante a cependant pensé qu'il pouvait ~tre possible de réaliser des tubulures sur des tôles encore plus épaisses sans réalisation d'une cavité préalable, yrâce à une modification du processus de déformation de la tole.
En effet, dans le procédé décrit dans le brevet français The object of the invention is per ~ ectionnements to process and installation for manufacturing tent-tubing on a very thick wall, notably higher 200 mm.
The invention provides nota ~ ent improvements important to the process and installation described in the French patent 2,337,600 filed by the same Company on 9 January 1976.
Manufacturing processes have been known for a long time holding tubes on tubes in which the tubing is formed by repression between a punch that is made pass in force and a tubular matrix against which is applied the tube. In such a method, which is described in particular ment in the françaid patent 1,033.85 ~ and its addition n ~
61.343, the depression of the punch determines a drawing of the metal which causes in the long run the opening of an orifice in the axis of the punch. To promote this openness, we often clean a hole in advance, which widens as the draw. The metal is compressed between the die and the punch - -lesson and therefore undergoes a real mastering.
Such methods had been specially proposed for the manufacture of often made exchanger tubes in a metal that is fairly easily deformable and fairly thin.
It was hard to imagine that you could use a similar process, without risk of cracking, for sheets relatively thick steel. Furthermore, the calculation shows that in this case, it would have been necessary to spend for the insertion of the punch a very great energy that does not allow to obtain the presses that are generally available.
Also, when we imagined to make tubing by pressing a punch on a relatively thick sheet, as described in French patent 1,198,440, we have ~ ':
; ' ~ 0 (~ 79 ~) considered that it was necessary to spare beforehand by bore a cup at the location of the tubing to be formed from fa ~ con to reduce the thickness of the metal to be deformed. Such process was planned for sheets up to one thickness of l00 mm at most. But the planned bore was rela-costly to perform and also posed a risk weakening of the metal.
The Depositing Company however believed that it could ~ be possible to make tubing on sheets still thicker without making a preliminary cavity, thanks to a modification of the sheet deformation process.
Indeed, in the process described in the French patent
2.337.600, la tubulure est réalisée, comme dans les procédés connus, par enfoncement d'un poin~on dans une tole appliquée contre une matrice tubulaire et dans laquelle on a ménagé au préalable un orifice dans l'axe de la tubulure à réaliser.
Cependant, le poinçon est muni d'une surface conique qui, en pénétrant dans l'orifice permet d'écarter vers le bas les bords de celui-cl dont la section s'élargit et dont l'épais-seur diminue. On produit ainsi une amorce de tubulure qui vient d'appliquer contre la surfa¢e interne de l'enclume.
La première surface conique du poinçon se raccorde ensuite - par une surface convexe à une partie cylindrique de diamètre senslblement égal à celui de la tubulure à réaliser et, lors-que l'on continue la pénétration du poin~con, le métal se trouve - -pincé entre le poin~on et l'encluma et la déformation se pour-suit par étirage du métal. Par conséquent, alors que dans le brevet 1.033.864 on réalisait essentiellement un étira~e du métal qui produisait l'ouverture d'un orifice central ou bien l'élargissement d'un orifice réalisé à l'avance, dans le pro-cédé selon brevet 2.337.600, on réalise tout d'abord dans un premier temps l'élargissement de l'orifice et seulement ensuite l'étirage du métal, De la sorte, on diminue les risques de fissuration des bords de l'orifice dont on controle bien l'élargissement progressif et la phase de déformation par éti-rage se produit sur une tôle préalablement amincie par l'élar-gissement de l'orifice et nécessite donc un effort moins impor- !
tant que celui auquel on pouvait s'attendre.
Toutefois, pour des tôles d'épaisseur supérieure à 200 mm, le procédé décrit dans le brevet 2.337.600, s'il permet :;
d'obtenir une tubulure sans risque de fissuration et d'affai-blissement du métal, nécessite encore un effort d'enfoncement très important qu'il est difficile d'obtenir avec les matér.iels - utilisables habituellement. C'est pourquoi le procédé selon le brevet 2.337.600 a fait l'objet diétudes poussées dans le but de réaliser des tubulures dans de bonnes conditions sur des tôles de très forte épaisseur sans être cependant obligé
d'utlliser des puissances excessives.
C'est ainsi qu'en étudiant mieux le processus de défor~
mation du métal, on a mis au point un procédé perfectionné qui permet de réaliser ia tubulure dans de meilleures conditions par la-mise en oeuvre d'un poinçon modifié.
Dans la présente invention, on réalise la formation de la totalité de la tubulura par un élargissement progressif et continu de l'orifice, provoqué par l'enfoncement du poin-çon dont la partie active a une forme sensiblement conique, le métal étant seulement soumis à une traction circulaire sans compression entre le poinçon et l'enclume, la partie à déformer de la tôle s'étendant en porte-à-faux à partir de la face d'appui de l''enclume pendant toute la formation de la tubulure et ne pouvant venir s'appuyer sur la paroi interne de l'enclume qu'~ la fin de l'enfoncement du poinçon, la tubulure étant à
ce moment compl~tement formée. -Dans l'installation pour.la mlse en oeuvre du procédé .
perfectionné, selon l'invention, la partie évasée du polnçon a une forme sensiblement conique jusqu'à un diamètre égal à ~ ;~
9g;~
celui de l'intérieur de la tubulure à obtenir, lad~te partie conique se raccordan-t par un bord arrondi de faible rayon de courbure à une partie torique concave de section identique à ;~
la section interne de la tubulure obtenue par élar~issement de l'orifice pendant l'enfoncement de la partie conique.
On a déjà indiqué qu'une originalité essentielle du brevet 2.337.600 consistait à réaliser l'élargissement de l'orifice dans une première phase par l'en-foncemen~ d'une par-tie conique du poinçon avant la phase d'étirage permettant d'obtenir la longueur de tubulure recherchée alors que, dans les procédés connus auparavant, l'élargissement de l'orifice était une conséquence de la phase d étirage. Au cours des études réalisées pour la mise au point de ce procédé, on a constaté que la première phase d'élargissement de l'orifice nécessitait une puissance beaucoup plus faible que dans la deuxième phase où le métal est comprimé entre le poinçon et l'orifice. Pour réduire la puissance de presse nécessaire, on a donc cherché à augmenter l'importance de Ia phase d'élargis-sement de l'orifice. Or, jusqu'à present, on croyait nécessaire - ~
de réaliser des tubulures relativement longues nécessitant par ~ -conséquent un étira~e du métal. Mais ona constaté qu'en réa-lisant uniquement un élargissement de l'orifice, par une partie conique du poinçon, l'enfoncement avec amincissement de la tôle produit dans la partie élargie permettait ~ lui seul d'obtenir pratiquement une forme convenable. Par conséquent, au lieu de réaliser la tubulure par compression entre un poin-çon et une matxice ayant respectivement la section in~erne et la section externe de la tubulure à obtenir, il était possible -de réaliser la tubulure sur une tôle qui, pendant tout le processus de formation, s'étendait en porte-à-faux à partir de la face d'appui arrondie de llenclume, la section interne de celle-ci et la section externe du poinçon n'intervenant .
-4- ~
~ o~o pratiquement pas dans la formation de la tubulure.
Il faut noter cependant qu'après la formation de la tubulure par elar~issement de l'orifice, il est utile de pour-suivre l'enfoncement du poinçon sur une faible distance de fac,on à bien appliquer les parois de la tubulure contre la paroi interne de l'enclume et une partie ~vasée du poinçon pro-longeant la partie conique. Mais cette opération s'effectue sans véritable travail de compression du métal et s'assimile plutôt à un gabariage pour être sûr du centrage de l'orifice de la tubulure. Par conséquent, la partie interne de l'enclume et la partie torique concave prolongeant la partie conique du poinçon ont une forme qui correspond à celle que l'on obtient par le seul élargissement de l'orifice et qui peut être déter-minée empiriquement notamment par des essais sur modèles reduits. Au contraire, dans les procédés précédents, on choi-sissait a l'avance la forme de la tubulure que l'on désirait obtenir et l'on donnait au métal la forme recherchée par com- -~
pression entre le poin,con et la matrice.
En consequence, l'invention revendiquee ici est relative à un procede de fabrication d'une tubulure d'attente sur une paroi métallique de très forte épaisseur dans lequel, apres avoir réalisé un orifice centre sur l'axe de la tubulure à obtenir et chauffé la partie de la paroi entourant l'orifice, on déforme la paroi au moyen d'une presse par pénétration en force dans l'orifice d'un poinçon dont la section s'élargit progressivement à partir d'une pointe de centrage jusqu'a un diamètre au moins égal au diamètre intérieur de la tubulure à
obtenir, la paroi étant placée pendant l'opération sur une enclume tubulaire munie d'une face d'appui arrondie. Ce procédé
est caracterisé essentiellement par le fait que l'on réalise la formation de la totalité de la tubulure par un élargissement r progressif et continu de l'orifice, provoqué par l'enfoncement ~ ~ .
,~ _ 5 _ ~
7~
du poincon aont la partie active a une forme sensiblement conique, le metal de la paroi étant seulement soumis a une traction circulaire sans compression entre le poincon et l'en-clume, la partie a déformer de la paroi s'étendant en porte-a-faux à partir de la face d'appui de l'enclume pendant toute la formation de la tubulure et ne pouvant venir s'appuyer sur la face dlappui de l'enclume qu'à la fin de l'enfoncement du poincon, la tubulure étant ~ ce moment complètement ~ormée.
L'invention revendiquée est aussi une installation de fabrication de tubulure d'attente sur une paroi métallique de très forte épaisseur, installation comprenant une presse, un ~ .
poincon muni à son extrémité d'une pointe de centrage et com-portant au moins deux parties dont la section s'évase progres-sivement et une enclume de forme tubulaire comportant un conduit central cylindrique se raccordant par une surface interne ;~
torique à une face arrondie d'appui de la paroi. L'installation est caractérisée essentiellement par le fait qu'une première partie évasée du poinçon se raccorde à une extremite à la pointe de centrage et s'elargit en forme de cône jusqu'à un -diamètre sensiblement egal à celui de l'interieur de la tubulure à obtenir et se raccorde à l'autre extrémité directement par un ;~
bord arrondi de faible rayon de courbure à une seconde partie evasée, ladite seconde partie évasée du poinçon ainsi que la surface interne de l'enclume ayant chacune une section torique concave, lesdites sections correspondant respectivement aux formes prises par la surface interne et par la surface externe de la tubulure produite seulement par élargissement de l'orifice pendant l'enfoncement de la partie conique.
L'inventlon sera mieux comprise a l'aide de la des-cription suivante, en référence aux dessins annexés dans les-quels:
- la figure 1 représente schematiquement une installa-- 5a ~
~ )7963 tion pour la mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 est une vue de détail, à échelle agran-die, de la tôle et du poinçon mis en place avant la formation de la tubulure, - les figures 3 et 4 représentent schématiquement la phase de deformation monodimensionnelle avec en~oncement de la tôle, effectuée ~ l'aide de la partie conique du poincon, - la figure 5 représente schématiquement la phase de mise en forme finale sans compression, ni amincissement, effectuée à l'aide de la partie du poinçon galbée et s'evasant vers le haut.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la 1~L0~)79~
paroi 1 sur laquelle doit être formée la tubulure. Dans l'exemple représenté, cette paroi peut être une tole en forme de secteur cylindrique ou de calotte sphérique.
Dans l'axe xx' de la tubulure à obtenir, on réalise tout d'abord par usinage un orifice 2 dont le diamètre peut être avantageusement de l'ordre de l'épaisseur de la paroi.
La paroi 1 ainsi usinée est placée dans l'axe d'une presse 3 munie d'un poin~on 4 mobile verticalement et d'une enclume 5. , L'enclume 5 est tubulaire et est munie d'un conduit central cylindrique 50 dont le diamètre correspond~sensiblement au diamètre extérieur de latubulure à obtenir. Le conduit 50 est 5UiVi d'une portion supérieure 51 s'évasant progressivement vers le haut et dont la section est déterminée de telle sorte que le métal ne vienne s'y appuyer qu'à la fin de la formation ;
de la tubulure par élargissement de llorific~.
Le poin~on 4 a une forme spéciale. Il comprend à son extrémité inférieure une pointe de centra~e 41 dont le diamè-tre est légèrement inférieur à celui de l'orifice 2~ Cette pointe de centrage à paroi sensiblement cylindrique est suivie d'une première surface conique 42 ouverte vers le haut, elle-même suivie d'une partie torique concave 43 s'évasant vers le haut, et dont la section correspond ~ celle de la partie in-terne de la tubulure obtenues à la fin de l'enfoncement de la partie conique 42. La partie conique 42 se raccorde à la par-:
tie concave 43 par un bord arrondi 4~ de faible rayon de courbure.
Selon l'invention ! la presse 3 fait pénétxer en force le poin~on 4 dans l'orifice 2. Auparavant, on a chauffé la paroi 1 sur une partie 13 entourant l'orifice et d'un daim~tre D supérieur au diamètre extérieur de la tubulure à obtenir, jusqu'à une temperature permettant de dépasser le point de -)79a~
transformation A3, mais restant en dessous des températures usuelles de ~orge.
En effet, la chauffe dlun métal, si elle n'est pas accompagnée d'une déformation de celui-ci, provoque un gros-sissement des grains qui confère audit m~taI une ma~vaise duc-tilité. D'autre part, il faut éviter de chauffer l'entourage non soumis à déformation, afin de ne pas provoquer de détério-ration, par grossissement du grain, du métal entrourant l'ex-croissance que l'on veut créer. La température ci-dessus définie permet de résoudre ce problème. En effet, dans le procédé selon l'invention, on ne réalise pas un véritable for-geage du métal puisqu'il n'y a pas de compression entre le poin~con et la matrice. On peut donc se contenter d'une tempé-rature plus basse permettant simplement la déformation du métal.
Les températures usuelles de forge étant de l'ordre de 1200 à
1300~C, et le point de trans~ormation A3 de l'ordre de 950~C, une température de chauffe de 1000 ~ 1100~C s'avèrera satis-faisante en permettant d'éviter les détériorations et les ' déchirures.
Lorsque le poincJon 4 descend verticalement, la pointe 41 pénètre tout d'a~ord dans l'orifice 2 et assure le centrage du poincon le long de l'axe xx' de l'orifice : c'est la posi-tion schématisée sur la figure 2.
Comme on le voit sur les figures 3 et 4, la surface coni~ue 42 vient alors s'appuyer sur le bord supérieur de l'orifice et tend à élargir le diamètre de celui-ci et én même temps àécarter vers le bas la partie du métal entourant l'ori-fice et entrainée par le déplacement du poincon~ En effet, le demi-angle au sommet du cône 42 peut être compris entre 30 et 45~. La poussée exercée sur le poin~on peut se traduire de ce fait par un simple élargissement de l'orifice dont la paroi diminue d'épaisseur à mesure que le diamètre augmente. Pendant ~, , . ~. , ., . ~ .
7~
cette opération, le métal n'est soumis, en chaque point, qu'à
une traction circulaire monodimensionnelle, avec enfoncement Le rayon de l'orifice s'agrandissant et la masse étant cons-tante, l'épaisseur de la tôle diminue et il y a donc, comme on l'a indiqué sur les figures, un amincissement de la tôle résul-tant de la traction circulaire exercé et qui favorise l'écar-tement vers le bas du métal entrainé par le déplacement du poinçon.
Dans les procédés connus auparavant, on cherchait es-sentiellement à réaliser l'étirage du métal comprimé entre le poinçon et la matrice, et l'élargis,sement de l'orifice n'était qu'une conséquence de cette action.
En revanche, dans le brevet 2.337.600, on recherchaitd'abord à réaliser un élargissement de l'orifice au moins dans une première phase du processus de déformation. Cependant, l'originalité essentielle du processus de dé~ormatiorl. Ce-pendant, l'originalité essentielle du procédé selon la présente invention réside dans le fait que la totalité de la formation de la tubulure est obtenue par le seul élargissement de l'ori-fice et l'écartement vers le bas des bords de celui-ci consé-cutif au déplacement du poinçon. En effet, la partie conique de celui-ci est prolongée pratiquement jusqu'au diamètre de la tubulure à obtenir, et la face interne torique de l'enclume a une section qui correspond non pas à une forme que l'on voudrait imposer au métal, mais au contraire à la forme que la tubulure prend naturellernent à la suite de l'élargissement de l'orifice et qui a pu 8tre déterminée empiriquemen~ par exemple par des essais sur maquettes. De ce fait, jusqu'à la fin de la phase de formation de la tubulure, le métal ne vient pas s'appuyer sur la paroi interne de l'enclume et n'est donc pas comprimé entre celle-ci et le poinçon. Il en résulte une diminution très importante de l'effort de poussée nécessaire ;'--8- ~
31~q;)(~7~() et c~est ce qui explique que l'on ait pu réaliser des tu}~ulures sur des parois d'épaisseur supérieure à 200 mm en exerçant un effort de poussé relativement peu important, de l'ordre de 2,337,600, the tubing is made, as in the processes known, by pressing a point ~ on in an applied sheet against a tubular matrix and in which we have spared a hole in the axis of the tubing to be produced.
However, the punch is provided with a conical surface which, in penetrating into the opening makes it possible to spread downwards the edges of this one whose section widens and whose thickness its decreases. This produces a tubing primer which has just applied against the internal surface of the anvil.
The first conical surface of the punch is then connected - by a convex surface with a cylindrical part of diameter roughly equal to that of the tubing to be produced and, when as we continue the penetration of the poin ~ con, the metal is - -pinched between the poin ~ on and the anvil and the deformation can-follows by drawing the metal. Therefore, while in the patent 1,033,864 we basically made a stretch ~ e metal that produced the opening of a central orifice or the widening of a hole made in advance, in the pro-assigned according to patent 2,337,600, first of all in a first enlargement of the orifice and only then drawing the metal, in this way, we reduce the risk of cracking of the edges of the orifice which we control well progressive enlargement and the deformation phase by stretching rage occurs on a sheet previously thinned by the expansion slippage of the orifice and therefore requires less effort!
as long as you would expect.
However, for sheets thicker than 200 mm, the process described in patent 2,337,600, if it allows:;
obtain tubing without the risk of cracking and damage metal shining, still requires a digging effort very important that it is difficult to obtain with materials - usually usable. This is why the process according to Patent 2,337,600 has been the subject of advanced studies in the purpose of making tubing in good conditions on very thick sheets without, however, being obliged to use excessive powers.
This is how by studying the process of deformation better ~
metal, we developed an advanced process which allows to realize ia tubing in better conditions by the implementation of a modified punch.
In the present invention, the training is carried out of the totality of the tubulura by a progressive widening and continuous of the orifice, caused by the insertion of the pin lesson whose active part has a substantially conical shape, the metal being only subjected to circular traction without compression between the punch and the anvil, the part to be deformed sheet metal extending cantilevered from the face support of the anvil during the entire formation of the tubing and not being able to come to rest on the internal wall of the anvil that ~ the end of the insertion of the punch, the tubing being at this moment completely formed. -In the installation for the implementation of the process.
improved, according to the invention, the flared part of the pole has a substantially conical shape up to a diameter equal to ~; ~
9g; ~
that of the interior of the tubing to be obtained, lad ~ te part conical is connected by a rounded edge with a small radius curvature to a concave O-ring section identical to; ~
the internal section of the tubing obtained by élar ~ issement of the orifice during the insertion of the conical part.
We have already indicated that an essential originality of the patent 2,337,600 consisted in carrying out the widening of the orifice in a first phase by the installation of a conical tie of the punch before the stretching phase allowing to obtain the desired tubing length while, in previously known methods, widening the orifice was a consequence of the stretching phase. During studies carried out for the development of this process, we have found that the first phase of enlargement of the orifice required much lower power than in the second phase where the metal is compressed between the punch and the orifice. To reduce the press power required, we therefore sought to increase the importance of the enlargement phase the opening. However, until now, we thought it necessary - ~
to produce relatively long tubes requiring by ~ -therefore a stretched metal. But we found that in real time reading only an enlargement of the orifice, by a part taper of the punch, sinking with thinning of the sheet produced in the widened part allowed ~ alone to obtain practically a suitable shape. Therefore, instead of making the tubing by compression between a punch lesson and matxice having respectively the in ~ erne section and the external section of the tubing to be obtained, it was possible -to make the tubing on a sheet which, during the whole training process, cantilevered from the rounded support face of the bulb, the internal section of this and the external section of the punch not intervening .
-4- ~
~ o ~ o practically not in the formation of the tubing.
It should be noted, however, that after the formation of the tubing by elar ~ issement of the orifice, it is useful to pour-follow the penetration of the punch over a short distance of fac, we have to properly apply the walls of the tubing against the inner wall of the anvil and a ~ vased part of the punch along the conical part. But this operation is carried out without real metal compression work and assimilates rather to a template to be sure of the centering of the orifice tubing. Therefore, the inner part of the anvil and the concave toroidal part extending the conical part of the punch have a shape which corresponds to that which one obtains by the widening of the orifice alone and which can be determined empirically undermined in particular by model tests reduced. On the contrary, in the previous processes, we choose designed in advance the shape of the tubing that one wanted obtain and give the metal the shape sought by com- - ~
pressure between the point, con and the matrix.
Accordingly, the invention claimed here is relating to a process for manufacturing a waiting tube on a very thick metal wall in which, after having made a center hole on the axis of the tubing obtaining and heating the part of the wall surrounding the orifice, the wall is deformed by means of a penetration press force in the hole of a punch whose section widens gradually from a centering tip to a diameter at least equal to the inside diameter of the tubing to obtain, the wall being placed during the operation on a tubular anvil with a rounded support face. This process is essentially characterized by the fact that we realize the formation of the entire tubing by widening r progressive and continuous opening, caused by sinking ~ ~.
, ~ _ 5 _ ~
7 ~
the punch has the active part has a shape substantially conical, the metal of the wall being only subjected to a circular traction without compression between the punch and the anvil, the part to deform from the wall extending in door-to-false from the bearing face of the anvil during the whole tubing formation and not being able to come to rest on the support face of the anvil only at the end of the insertion of the punch, the tubing being ~ this moment completely ~ elm.
The claimed invention is also an installation for manufacture of holding tubing on a metal wall of very thick, installation comprising a press, a ~.
punch provided at its end with a centering point and bearing at least two parts of which the section flares progresses-and a tubular anvil with a conduit cylindrical central connecting by an internal surface; ~
toric with a rounded face of support of the wall. The installation is essentially characterized by the fact that a first flared part of the punch connects at one end to the centering tip and widens in a cone shape to a -diameter substantially equal to that of the inside of the tubing to obtain and is connected to the other end directly by a; ~
rounded edge with small radius of curvature to a second part flared, said second flared part of the punch as well as the internal surface of the anvil each having a toroidal section concave, said sections corresponding respectively to shapes taken by the internal surface and by the external surface tubing produced only by widening the orifice during the insertion of the conical part.
The invention will be better understood using the following description, with reference to the attached drawings in the-which:
- Figure 1 shows schematically an installation - 5a ~
~) 7963 tion for the implementation of the invention, - Figure 2 is a detail view, on an enlarged scale-die, sheet metal and punch set up before training tubing, - Figures 3 and 4 schematically represent the monodimensional deformation phase with ~ oncement of the sheet metal, made ~ using the conical part of the punch, - Figure 5 shows schematically the phase of final shaping without compression or thinning, made using the curved and flaring part of the punch to the top.
In Figure 1, there is shown schematically the 1 ~ L0 ~) 79 ~
wall 1 on which the tubing must be formed. In the example shown, this wall can be a shaped sheet cylindrical sector or spherical cap.
In the axis xx 'of the tubing to be obtained, we realize first of all by machining an orifice 2 whose diameter can advantageously be of the order of the thickness of the wall.
The wall 1 thus machined is placed in the axis of a press 3 provided with a poin ~ on 4 vertically movable and a anvil 5., Anvil 5 is tubular and has a conduit cylindrical central 50 whose diameter corresponds ~ substantially the outside diameter of the tube to be obtained. The conduit 50 is 5UiVi of an upper portion 51 flaring gradually upwards and whose cross-section is determined so let the metal come to lean on it only at the end of the formation;
tubing by enlarging llorific ~.
The poin ~ on 4 has a special shape. He understands lower end a center point ~ e 41 whose diameter tre is slightly lower than that of orifice 2 ~ This centering tip with substantially cylindrical wall is followed a first conical surface 42 open upwards, it even followed by a concave toroidal part 43 flaring towards the high, and whose section corresponds to that of the part dull tubing obtained at the end of the depression of the conical part 42. The conical part 42 is connected to the :
concave tie 43 by a rounded edge 4 ~ of small radius curvature.
According to the invention! press 3 makes it penetrate in force the poin ~ on 4 in the orifice 2. Previously, the wall 1 on a part 13 surrounding the orifice and a suede ~ tre D greater than the outside diameter of the tubing to be obtained, up to a temperature allowing to exceed the point of -) 79a ~
A3 transformation, but staying below temperatures common ~ barley.
Indeed, the heating of a metal, if it is not accompanied by a deformation of it, causes a large-grain formation which gives said m ~ taI a ma ~ vaise duc-utility. On the other hand, avoid heating the surroundings not subject to deformation, so as not to cause deterioration ration, by grain enlargement, of the metal surrounding the former growth that we want to create. The above temperature defined solves this problem. Indeed, in the process according to the invention, a real training is not carried out metal geage since there is no compression between the poin ~ con and the matrix. We can therefore be satisfied with a temperature lower erasure allowing simply the deformation of the metal.
The usual forging temperatures being of the order of 1200 to 1300 ~ C, and the point of trans ~ ormation A3 of the order of 950 ~ C, a heating temperature of 1000 ~ 1100 ~ C will prove to be satis-doing so by preventing damage and ' tears.
When the punch 4 descends vertically, the point 41 penetrates everything from a ~ ord into the orifice 2 and ensures centering of the punch along the axis xx 'of the orifice: this is the posi-schematically shown in Figure 2.
As seen in Figures 3 and 4, the surface coni ~ ue 42 then comes to rest on the upper edge of the orifice and tends to widen the diameter thereof and even time to move down the part of the metal surrounding the ori-fice and driven by the movement of the punch ~ Indeed, the half angle at the top of the cone 42 can be between 30 and 45 ~. The thrust exerted on the poin ~ we can translate from this is done by a simple widening of the orifice whose wall decreases in thickness as the diameter increases. during ~,,. ~. ,.,. ~.
7 ~
this operation, the metal is subjected, at each point, only to one-dimensional circular traction, with depression The radius of the orifice increasing and the mass being cons-aunt, the thickness of the sheet decreases and there is therefore, as we indicated in the figures, a thinning of the sheet resulting both of the circular traction exerted and which favors the downwards of the metal entrained by the displacement of the punch.
In previously known methods, it was sought to essentially to draw the compressed metal between the punch and the die, and the enlargement, the opening of the hole was that a consequence of this action.
On the other hand, in patent 2,337,600, we first sought to achieve a widening of the orifice at least in a first phase of the deformation process. However, the essential originality of the de ~ ormatiorl process. This-during, the essential originality of the process according to the present invention lies in the fact that the entire training of the tubing is obtained by the only widening of the ori-fice and the downward spacing of the edges thereof cutif to the displacement of the punch. Indeed, the conical part of it is extended practically to the diameter of the tubing to be obtained, and the internal toric face of the anvil has a section that does not correspond to a shape that we would like to impose on metal, but on the contrary to the form that the tubing takes naturally after enlargement of the orifice and which may have been determined empirically by example by tests on models. Therefore, until the end of the tubing formation phase, the metal does not not lean on the inner wall of the anvil and is therefore not compressed between it and the punch. This results in a very significant reduction in the pushing effort required ; '--8- ~
31 ~ q;) (~ 7 ~ () and that is why we were able to make tu} ~ ulures on walls thicker than 200 mm by exerting a relatively small pushing effort, of the order of
3.000 à 5.000 tonnes, alors qu'avec les procédés connus jus-qu'alors et fonctionnant par compres6ion du métal entre un poin~on et une matrice, il aurait fallu utiliser un effort beaucoup plus élevé, de l'ordre de 20.000 tonnes, pour parvenir 5 au meme résultat.
Lorsque la partie conique 42 a cessé d'agir, la tubu-lure est pratiquement formée, mais pourrait ne pas être par-faitement centrée. Or ceci est important pour réaliser sans difficulté le raccordement avec la conduite qui prolonge la tubulure. C'est pourquoi la partie conique 42 se raccorde, par l'intermédiaire d'un bord arrondi de faible rayon de cour-bure à une partie évasée 43 du poinçon qui a une forme torique concave de section identique à la section interne de la tubu-lure obtenue par élargissement de l'orifice pendant l'enfonce-ment de la partie conique. Un faible déplacement vertical du poinçon, sans effort notable, permet de donner à la tubulure ~
le profil exact recherché et de supprimer éventuellement des irrégularités localisées. Cependant, cette seconde phase est une simple mise au gabarit et nepeut se confondre avec un matriçage car il n'y a pas de compression de la tôle, l'épais-seur de la tubulure ne variant plus. C'est pourquoi, l'effort de 3.000 à 5.000 tonnes qui a été indiqué précédemment est largement suffisant pour effectuer cette opération de mise au gabarit alors qu'un effort bien supérieur aurait été nécessaire pour effectuer une véritable compression~ Ainsi, grâce au perfectionnement selon l'invention, il est possible de réali-ser une naissance de tubulure dans une tôle de forte épaisseur, par exemple supérieure à 200 mm, en exerçant une force de ~
presse relativement peu importante, de l'ordre de 3.000 à 5.000 tonnes. D'autre part, les essais ont montré que le procéde, _9_ 1.0(~790 grâce aux précautions prises, perme-ttait d'ob-tenir des tubulures dans d'excellentes conditions de sécurit~.
Le mode de réalisation qui vient d'être décrit est applicable pour des parois en forme de secteur cylindrique ou pour des calottes sphériques.
Comme l'installation utilisée diffère essentiellement de celle qui était décrite dans le brevet 2.337,600 par la forme donnée au poinçon et à l'enclume, les moyens décrits dans le brevet précédent permettront également de réaliser des orifices en diverses positions, la paroi étant placée de telle sorte que l'axe de l'orifice soit vertical et coincide avec l'axe de l'enclume.
~ 'invention trouve son utilisation dans le domaine de la métallurgie et plus particulièrement dans la confection d'éléments constitutifs de viroles porte-tubulures pour cuves de réacteur nucléaire ou pour générateurs de vapeur. Mais l'invention ne se limite évidemmentpas à cette application et couvre également d'autres modes de réalisation qui ne diffère-raient de ceux qui ont été décrits que par des variantes ou par l'emploi de moyens équivalents.
En particulier, on a indiqué que la partie conique du poincon pouvait avoir un demi-angle au sommet compris entre 30 et 45~ car c'est dans ce cas que l'on obtiendra le meilleur résultat. Cependant, le choix de l'angle d'ouverture dépendra essentiellement du résultat recherché c'est à dire d'un élar-; gissement aussi progressif que possible de la section de l'ori-fice et des moyens disponibles, et notamment de la hauteur de presse dont on peut disposer.
De même, les températures de chauffe ont été indiquées à titre indicatif pour les aciers usuels mais pourraient évi-demment être modifiées en fonction des caractéristiques du métal constituant la paroi sur laquelle on veut réaliser la ~
tubulure. -3,000 to 5,000 tonnes, whereas with the processes known up to now that then and operating by compression of the metal between a punch and a matrix, effort should have been used much higher, on the order of 20,000 tonnes, to reach 5 to the same result.
When the conical part 42 has ceased to act, the tubing lure is practically formed, but may not be perfectly centered. This is important to achieve without difficulty connecting with the pipe which extends the tubing. This is why the conical part 42 is connected, through a rounded edge with a small radius of run bure to a flared part 43 of the punch which has a toric shape concave section identical to the internal section of the tubu-lure obtained by widening the orifice during insertion ment of the conical part. A small vertical displacement of the punch, without significant effort, allows to give the tubing ~
the exact profile sought and possibly delete localized irregularities. However, this second phase is a simple layout and cannot be confused with a stamping because there is no compression of the sheet, the thick-no longer varying. This is why, the effort from 3,000 to 5,000 tonnes which was previously indicated is more than enough to perform this setting operation size whereas a much higher effort would have been necessary to perform true compression ~ So, thanks to improvement according to the invention, it is possible to carry out ser a birth of tubing in a very thick sheet, for example greater than 200 mm, exerting a force of ~
relatively unimportant press, in the order of 3,000 to 5,000 tonnes. On the other hand, tests have shown that the process, _9_ 1.0 (~ 790 Thanks to the precautions taken, it was possible to obtain tubing in excellent safety conditions ~.
The embodiment which has just been described is applicable for walls in the form of a cylindrical sector or for spherical caps.
As the installation used differs essentially of that which was described in patent 2,337,600 by the form given to the punch and anvil, the means described in the previous patent will also make it possible to carry out orifices in various positions, the wall being placed in such a way so that the axis of the orifice is vertical and coincides with the axis of the anvil.
~ The invention finds its use in the field of metallurgy and more particularly in clothing of components for tubular carrier rings for tanks nuclear reactor or for steam generators. But the invention is obviously not limited to this application and also covers other embodiments which is no different laugh from those who have been described only by variants or by the use of equivalent means.
In particular, it was indicated that the conical part of the punch could have a half angle at the top between 30 and 45 ~ because it is in this case that we will get the best result. However, the choice of opening angle will depend essentially of the desired result, i.e. a widening ; sliding as gradual as possible of the section of the fice and available resources, including the height of press available.
Similarly, the heating temperatures have been indicated as an indication for common steels but could avoid How to be modified according to the characteristics of the metal constituting the wall on which we want to achieve the ~
tubing. -