Procédé pour l'assemblage de pièces à bout tubulaire. L'iriveniioii concerne principalement un procédé rapide et économique pour l'assem- blage clé pièces tubulaires ou présentant. au moins un bout tubulaire.
On connaît, en dehors de la soudure, des inovens nombreux visant au même but.
Les uns utilisent des éléments de fixation on d'aecrocliage tels que boulons, manchons, vis, jnotilures et/ou autres éléments rapportés équivalents. Les autres font intervenir un effort (le pression produisant 1'accroeliage d'éléments saillants solidaires clé l'un des tubes dans des creux prévus à cette fin dans l'antre tube.
D'antre part, on sait qu'il est possible de renforcer la résistance d'un tube, notant- nient. à l'éclatement, en le soumettant préala blement à- une sollicitation intérieure telle que la utile intérieure subit une déformation per- nianente, tandis que la zone extérieure subit seulement une déformation élastique.
Il en résulte que, d'une part, la texture clé la zone intérieure se trouve renforcée par une plus grande interpénétration moléculaire clé la ma tière et que, d'autre part, ,cette même zone renforcée se trouve automatiquement frettée par le J'ait due la zone extérieure du tube se trouve sous tension permanente en raison de sa déformation élastique.
1dais ce procédé n'a pour but que de réaliser une augmentation de la résistance des tubes monoblocs, c'est- à -dire réalisés en une seule pièce.
lie procédé clé l'invention réalise l'a.sseni- blage et la solidarisation définitive clé pièces à. bout. tubulaire, par l'application de ce même procédé, connu, mais seulement appliqué pour le renforcement de pièces tubulaires.
Le procédé, objet de l'invention, a pour but non pas d'augmenter une résistance, mais d'assembler des pièces à bout tubulaire par tiellement introduites l'une dans l'autre. Ce procédé consiste à ajuster l'un dans l'autre les bouts desdites pièces et à appliquer à l'in térieur desdites pièces ainsi superposées une pression telle qu'elle provoque une déforma tion permanente dans le bout tubulaire inté rieur et une déformation élastique dans le bout tubulaire extérieur, de façon à créer ainsi une tension appliquant fermement l'un contre l'autre les bouts tubulaires superpo sés, les pièces, lors de l'assemblage, étant.
sou tenues par un support extérieur ménageant des espaces libres au droit clés bouts tubu laires à déformer. Par ce moyen, on ne recher che nullement l'éventuel renforcement de l'un ou de l'autre tronçon tubulaire comme dans l'autofrettage usuel, mais seulement le développement, entre les deux tronçons tubu laires superposés, d'une tension élastique per manente considérable. La. tension développée entre -les surfaces en contact étant directe nient. proportionnelle à la. pression appliquée à. l'intérieur des éléments creux, on pourra. régler et approprier le résultat final avec grande précision.
La pression introduite dans les pièces peut être produite par l'applica tion de moyens mécaniques, électriques, pneu matiques, hydrauliques ou autres, ou une combinaison de ces moyens. Les pièces qui peuvent ainsi être assemblées sont absolument quelconques pour autant qu'elles comportent un bout tubulaire et pour autant évidemment que les matières soient capables de subir des déformations élastiques et des déformations permanentes sous l'effet d'une pression inté rieure. L'application la plus générale se fera néanmoins sur des pièces tubulaires ou par tiellement tubulaires en acier, en aluminium ou en alliages légers.
Surtout l'application du procédé sera intéressante dans le cas de pièces difficilement soudables, soit par la nature des matières, soit par la complication des pièces ou des objets à réaliser.
L'invention s'étend aussi à un ensemble de pièces à bout tubulaire, obtenu moyen nant ce procédé.
Le dessin illustre, à titre d'exemple, quel ques formes d'exécution du procédé selon l'in vention- et des moyens pour la mise en prati que dudit procédé.
La fig. 1 est une coupe transversale par deux éléments tubulaires 1 et 2 partiellement emboîtés et représentés par moitié avant l'ap plication .du procédé et par moitié après l'application du procédé.
Le conditionnement des éléments tubulaires 1 et 2 est tel que leurs bouts adjacents doivent pouvoir s'ajuster cor rectement l'un dans l'autre et se recouvrir sur une certaine longueur. A l'intérieur de ces éléments creux est développée une pression généralement hydraulique, et cette pression est, réglée selon les dimensions des pièces, de leur forme et de la nature de la matière dont elles sont formées, et .cette pression est en tout.
cas établie ,dans de telles conditions que les deux tronçons de tube, se recouvrant mutuel lement, se déforment et que .cette déformation soit supérieure à la limite élastique au moins pour certaines zones dans le tube intérieur et inférieure à la limite élastique au moins pour certaines zones dans le tube extérieur. Il en résulte, comme schématisé par moitié à la fig. 1, que le tronçon de tube intérieur 1. accuse une déformation permanente, tandis que le tronçon correspondant du tube 2 accuse une déformation élastique.
Il subsiste donc, entre ces deux tronçons de tube superposés, une tension considérable qui réalise un moyen d'assemblage de très grande efficacité.
La fig. 2 schématise en coupe longitudi nale les mêmes éléments tubulaires 1 et 2 avant application du procédé, et la fig. 3 schématise le profil accusé par les tronçons de tube superposés après application du procédé.
Les pièces soumises à, une pression inté rieure seront fermement soutenues par un sup port extérieur 3 ménageant des espaces libres au droit des parties de tube devant. se défor mer élasstiquement. Ainsi, dans les fi-. 2 et<B>3,</B> on remarquera qu'au droit des tronçons Su- perposés, le support 3 présente un espace libre 4 permettant à la matière de se défor mer librement sous l'effet de la pression inté rieure.
Il suffira donc, dans chaque cas, de condi tionner exactement la pression intérieure pour assurer les déformations permanentes et élas tiques aux endroits voulus.
Une application particulière est, décrite ci- après avec références au dessin, dans lequel La. fig. d est une coupe longitudinale schématique par un .cadre pour cycle aménagé en vue d'y appliquer le procédé de l'inven tion.
Les fig. 5, 6 et 7 représentent en coupe longitudinale les trois phases successives d'un exemple d'exécution du procédé de l'inven tion.
La fig. 8 représente en élévation un cadre exécuté d'après le procédé selon l'invention. Les fig. 9, 10 et 11 schématisent en coupe longitudinale respectivement les raccords du guidon, du pied de selle et du braquet, tels qu'ils se présentent après l'application du procédé selon l'invention, c'est-à-dire à la sor tie de la matrice et avant finition.
La fi-. 12 schématise en élévation, avec coupe partielle du cadre à mettre sous pres sion, le dispositif permettant de brancher le dit cadre sur la pompe. La fi-. 13 représente, en coupe radiale, le dispositif de remplissage préalable des cadres et. d'évacuation de l'air.
La fig. 1-I est une vue de face sehémati- que de l'ensemble de l'installation pour l'ap plication du procédé de l'invention.
Dans le cadre selon les fib. 4 à. 11, les tubes 5, 6 et 7 sont assemblés par simple emboîtement des raccords tels que 8, 9, 1.0, <B>Il.,</B> 1.2 et 13. Cet ensemble est réalisé en sorte qu'il, forme un passage continu pour le fluide. Il. faut, d'autre part, qu'au droit de chaque emboîtement soit assurée une étan chéité suffisante.
Dans ce but, les entrées des raccords sont usinées de telle manière que les bouts des tubes s'.- ajustent correctement. De plus (fig. 5, 6 et 7) avant emboîtement du tube 5 dans le raccord 8, une buselure ou joint. en une matière plastique ou autres 16 est introduite dans .le fond du raccord. Ce joint est tel qu'il ,présente un collier circon- férentiel 17 contre lequel vient buter le bord du tube emboîté 5.
L'embouchure 18 du rac- eord est préférablement intérieurement coni que et le bord présentant ainsi une réduction progressive d'épaisseur est rabattu mécanique ment contre le tube 5. Cette réalisation donne plus de fini au raccord et évite une augmen tation brusque de diamètre, ce qui serait. non seulement disgracieux, mais cause de bles sures.
Tous les raccords étant ainsi préparés (fi-. 6), le cadre tubulaire est placé dans un demi-moule formé en substance d'une plaque creusée dans laquelle ledit cadre se loge à mi-épaisseur et sur laquelle se place l'autre demi-moule, semblable au premier, en sorte que le cadre se trouve entièrement enfermé dans le moule.
Toutefois, il peut avantageu sement être prévu que les parties en creux dans les deux demi-matrices reproduisent les formes réelles et définitives du cadre, en sorte que les boots des raccords soient ainsi automatiquement refoulés contre les éléments tubulaires sous-jacents, par le fait même que les deux demi-matrices soient appliquées cor rectement l'une sur l'autre. La matrice ainsi réalisée s'applique donc sur toute la surface extérieure du cadre, sauf au droit de chaque raccord où est prévu un espace libre 19 qui doit permettre la déformation transversale des parties superposées de raccord et de tube disposés en regard desdits espaces libres 19.
Lorsque 1e cadre est enfermé dans le moule ou matrice, le fluide sous pression z est ad mis et. réglé, en sorte que les tronçons de tube se trouvant en face des espaces libres 19 (fig. 7) se déforment au-delà de la limite élastique de la. matière, tandis que les tron çons de raccord correspondants intérieurs ne se déforment qu'en deçà de ladite limite élas tique. Evidemment, :
dans l'épaisseur de tous les éléments tubulaires superposés ou emboî tés, des zones peuvent. être déformées élasti- quement et d'autres en permanence.
On obtient finalement la, conformation de la fil. 7 et, entre les tronçons emboîtés, res pectivement des raccords et {les tubes, agit. une tension considérable qui subsiste évidem ment après retrait. du fluide et dégagement du cadre hors de la matrice.
Dans la réalisation des fig. 5, 6 et 7, on a encore prévu, dans les raccords 15, des ouvertures ?0 .dans lesquelles se déforme la partie correspondante des tronçons intérieurs des tubes en réalisant des protubérances 21. Celles;ci remplissent lesdits orifices 20 en for mant des éléments d'accrochage.
La pression nécessaire sera produite par tout appareil ou dispositif approprié.
Le -cadre tubulaire sera, de préférence, préalablement rempli de fluide, cette opéra tion aura, de plus, pour but d'expulser l'air dont la présence pourrait rendre dangereuse l'opération. L'opération de remplissage du cadre se fera par gravité ou sous faible pres sion. Le cadre étant rempli, la quantité du fluide à ajouter après mise sous haute pres sion est ainsi réduite à l'augmentation de volume venant des augmentations de diamètre au .droit. des raccords, soit donc seulement une fraction de centimètre cube.
La pression nécessaire pour réaliser l'assemblage peut être de l'ordre de 2000 kg;'em=. Il sera donc néces saire de .disposer d'une installation résistante d'autant plus que le travail doit se faire ra pidement pour des raisons d'économie. A titre d'exemple, une telle installation est représen tée à la fig. 14.
Elle est constituée par lui socle 22 formant table et portant le demi moule ou demi-matrice 23; quatre colonnes 24 capables clé supporter, par exemple, près de 2000 tonnes et sur lesquelles peut coulisser un sommier 25 sous lequel est fixée la seconde demi-matrice 26. Cette dernière, avec le som mier dont elle fait partie, peut être déplacée rapidement par un système cinématique approprié.
I<B>l</B> est nécessaire de pouvoir rapi dement brancher et débrancher le générateur de .pression sur la matrice, afin de ne pas freiner la succession des opérations. A cet effet, on peut prévoir un dispositif spécial schématisé à la fig. 12. Ce dispositif est, en principe, formé d'un vérin hydraulique 27 portant un ajutage 28 en liaison directe avec le circuit haute pression.
Quand les deux demi-matrices ont été verrouillées, le vérin applique dans un logement approprié de la matrice l'ajutage de forme conique. La pres sion hydraulique, prise sur le circuit haute pression, l'y maintient pendant l'opéra.tion avec une pression suffisante pour assurer l'étanchéité. Les mouvements de l'ajutage ne subissent aucune contrariété, car tin serpen tin 30 ou autre disposition équivalente lui donne la souplesse nécessaire tout en le main tenant branché en permanence sur l'arrivée de fluide haute pression.
En vue de faciliter le remplissage préalable du cadre et l'évaena- tion de l'air, on disposera avantamensement d'un raccord selon- la fig. 13, permettant lin travail rapide;
le dispositif est. formé d'un ajutage 29 dont l'élément. central 36 à canal de passage 37 comporte extérieurement- un passage longitudinal 31 débouchant. dans une chambre circonférentielle 32 clé laquelle est issu un canal 33 débouchant sur le côté du dit ajutage 29. La tête 34 de l'ajutage 29 comporte un joint élastique 35. L'élément central est à son extrémité inférieure garni d'un raccord 38 permettant son raccordement. au générateur de pression au moyen d'un ser pentin 30.
Il est. donc possible de remplir systématiquement d'un fluide approprié le cadre à assembler en laissant s'échapper l'air par les passages 31, 333, la, pression étant ulté rieurement appliquée suit le fluide à l'inté rieur des pièces à assembler. Tontes autres dispositions permettant d'atteindre les mêmes résultats peuvent évidemment être utilisées.
Method for assembling tubular end pieces. Iriveniioii mainly concerns a rapid and economical process for the key assembly of tubular or presenting parts. at least one tubular end.
We know, apart from welding, many innovations aimed at the same goal.
Some use fixing elements or aecrocliage such as bolts, sleeves, screws, jnotilures and / or other equivalent inserts. The others involve a force (the pressure producing the coupling of projecting elements integral with one of the tubes in hollows provided for this purpose in the other tube.
On the other hand, we know that it is possible to strengthen the resistance of a tube, noting. to bursting, by subjecting it beforehand to an internal stress such that the internal useful undergoes a permanent deformation, while the outer zone undergoes only an elastic deformation.
The result is that, on the one hand, the texture key to the interior area is reinforced by a greater molecular interpenetration key to the material and that, on the other hand, this same reinforced area is automatically hooped by the J ' The outer zone of the tube is under permanent tension due to its elastic deformation.
But this method is only intended to increase the resistance of one-piece tubes, that is to say made in one piece.
The key method is the invention achieves the a.sseni- tage and the final joining of the key parts to. end. tubular, by the application of the same known process, but only applied for the reinforcement of tubular parts.
The object of the method of the invention is not to increase resistance, but to assemble parts with a tubular end that are partially introduced into one another. This process consists in adjusting the ends of said pieces into one another and in applying to the interior of said pieces thus superimposed a pressure such as to cause a permanent deformation in the internal tubular end and an elastic deformation in the interior. the outer tubular end, so as to create a tension firmly applying one against the other the superposed tubular ends, the parts, during assembly, being.
sustained by an external support leaving free spaces to the right of the tubular ends to be deformed. By this means, we do not seek the possible reinforcement of one or the other tubular section as in the usual autofrettage, but only the development, between the two superimposed tubular sections, of an elastic tension per considerable manente. The tension developed between the contacting surfaces being direct denies this. proportional to the. pressure applied to. inside the hollow elements, we can. adjust and adapt the final result with great precision.
The pressure introduced into the parts can be produced by the application of mechanical, electrical, pneumatic, hydraulic or other means, or a combination of these means. The parts which can thus be assembled are absolutely arbitrary as long as they comprise a tubular end and as far as obviously the materials are capable of undergoing elastic deformations and permanent deformations under the effect of an internal pressure. The most general application will nevertheless be on tubular or partially tubular parts in steel, aluminum or light alloys.
Especially the application of the process will be interesting in the case of parts which are difficult to weld, either by the nature of the materials, or by the complication of the parts or objects to be produced.
The invention also extends to a set of parts with a tubular end, obtained by means of this process.
The drawing illustrates, by way of example, some embodiments of the method according to the invention and means for the practice of said method.
Fig. 1 is a cross section through two tubular elements 1 and 2 partially fitted together and shown in half before the application of the method and in half after application of the method.
The packaging of the tubular elements 1 and 2 is such that their adjacent ends must be able to fit properly one inside the other and overlap over a certain length. Within these hollow elements is developed a generally hydraulic pressure, and this pressure is, adjusted according to the dimensions of the parts, their shape and the nature of the material from which they are formed, and this pressure is in all.
established case, under such conditions that the two sections of tube, overlapping each other, deform and that. this deformation is greater than the elastic limit at least for certain areas in the inner tube and lower than the elastic limit at least for certain areas in the outer tube. As a result, as shown in half in FIG. 1, that the inner tube section 1. shows a permanent deformation, while the corresponding section of the tube 2 shows an elastic deformation.
There therefore remains, between these two superimposed tube sections, a considerable tension which produces a very efficient assembly means.
Fig. 2 shows schematically in longitudinal section the same tubular elements 1 and 2 before application of the process, and FIG. 3 shows schematically the profile shown by the superimposed tube sections after application of the method.
The parts subjected to internal pressure will be firmly supported by an external support 3 leaving free spaces to the right of the tube parts in front. elastically deforms. Thus, in the fi-. 2 and <B> 3, </B> it will be noted that at the level of the superposed sections, the support 3 has a free space 4 allowing the material to deform freely under the effect of the internal pressure.
It will therefore suffice, in each case, to condition the internal pressure exactly to ensure the permanent and elastic deformations at the desired locations.
A particular application is described below with reference to the drawing, in which Fig. d is a schematic longitudinal section through a .frame for a cycle arranged in order to apply the process of the invention thereto.
Figs. 5, 6 and 7 show in longitudinal section the three successive phases of an example of execution of the process of the invention.
Fig. 8 shows in elevation a frame executed according to the method according to the invention. Figs. 9, 10 and 11 show schematically in longitudinal section respectively the connections of the handlebars, the saddle foot and the gear, as they appear after the application of the method according to the invention, that is to say at the end tie of the matrix and before finishing.
The fi-. 12 shows schematically in elevation, with partial section of the frame to be pressurized, the device making it possible to connect said frame to the pump. The fi-. 13 shows, in radial section, the device for pre-filling the frames and. air discharge.
Fig. 1-I is a sehematical front view of the entire installation for the application of the method of the invention.
In the frame according to fib. 4 to. 11, the tubes 5, 6 and 7 are assembled by simple interlocking of fittings such as 8, 9, 1.0, <B> Il., </B> 1.2 and 13. This assembly is made so that it forms a continuous passage for the fluid. He. On the other hand, it is necessary that the right of each fitting be ensured a sufficient seal.
For this purpose, the inlets of the fittings are machined in such a way that the ends of the tubes fit properly. In addition (fig. 5, 6 and 7) before fitting the tube 5 into the fitting 8, a nozzle or seal. in a plastic or other material 16 is introduced into the bottom of the connector. This seal is such that it has a circumferential collar 17 against which the edge of the nested tube 5 abuts.
The mouth 18 of the connector is preferably internally tapered and the edge thus presenting a progressive reduction in thickness is mechanically folded against the tube 5. This embodiment gives more finish to the connection and avoids a sudden increase in diameter, what would be. not only unsightly, but cause of injury.
All the connections being thus prepared (fig. 6), the tubular frame is placed in a half-mold formed essentially of a hollow plate in which said frame is housed at mid-thickness and on which the other half is placed. -mould, similar to the first, so that the frame is completely enclosed in the mold.
However, provision may advantageously be made for the recessed parts in the two half-dies to reproduce the real and final shapes of the frame, so that the boots of the fittings are thus automatically pushed back against the underlying tubular elements, by the fact even that the two half-matrices are applied correctly one on the other. The matrix thus produced is therefore applied over the entire outer surface of the frame, except at the level of each fitting where a free space 19 is provided which must allow the transverse deformation of the superimposed parts of the fitting and of the tube arranged opposite said free spaces 19. .
When the frame is enclosed in the mold or die, the pressurized fluid z is introduced and. adjusted, so that the tube sections facing the free spaces 19 (Fig. 7) deform beyond the elastic limit of the. material, while the corresponding inner connecting sections only deform below said elastic limit. Obviously,:
in the thickness of all the superimposed or nested tubular elements, zones can. be elastically deformed and others permanently.
We finally obtain the conformation of the wire. 7 and, between the nested sections, respective fittings and {tubes, acts. a considerable tension which obviously remains after withdrawal. fluid and clearing the frame from the die.
In the embodiment of FIGS. 5, 6 and 7, there are also provided, in the fittings 15, openings? 0. In which the corresponding part of the inner sections of the tubes is deformed by making protuberances 21. These fill said orifices 20 by forming protrusions. hanging elements.
The necessary pressure will be produced by any suitable device or device.
The tubular -frame will preferably be filled with fluid beforehand, this operation will also aim to expel the air, the presence of which could make the operation dangerous. The frame filling operation will be done by gravity or under low pressure. The frame being filled, the quantity of fluid to be added after placing under high pressure is thus reduced to the increase in volume resulting from the increases in diameter at the right. fittings, so only a fraction of a cubic centimeter.
The pressure necessary to achieve the assembly may be of the order of 2000 kg; 'em =. It will therefore be necessary to have a resistant installation, all the more so as the work must be done quickly for reasons of economy. By way of example, such an installation is shown in FIG. 14.
It consists of a base 22 forming a table and carrying the half-mold or half-die 23; four columns 24 capable of supporting, for example, nearly 2000 tonnes and on which can slide a base 25 under which is fixed the second half-die 26. The latter, with the base of which it is part, can be moved quickly by an appropriate kinematic system.
It is necessary to be able to quickly connect and disconnect the pressure generator on the die, so as not to slow down the succession of operations. For this purpose, a special device shown schematically in FIG. 12. This device is, in principle, formed of a hydraulic cylinder 27 carrying a nozzle 28 in direct connection with the high pressure circuit.
When the two half-dies have been locked, the cylinder applies the conical shaped nozzle in a suitable housing of the die. The hydraulic pressure, taken from the high pressure circuit, maintains it there during operation with sufficient pressure to ensure leaktightness. The movements of the nozzle are not subject to any hindrance, because a serpen tin 30 or other equivalent arrangement gives it the necessary flexibility while keeping it permanently connected to the high pressure fluid inlet.
In order to facilitate the preliminary filling of the frame and the evacuation of the air, a connector according to FIG. 13, allowing rapid work;
the device is. formed of a nozzle 29 whose element. central 36 with passage channel 37 comprises externally a longitudinal passage 31 opening out. in a key circumferential chamber 32 which emanates from a channel 33 opening out on the side of said nozzle 29. The head 34 of the nozzle 29 comprises an elastic seal 35. The central element is at its lower end fitted with a connector 38 allowing its connection. to the pressure generator by means of a valve 30.
It is. therefore possible to systematically fill the frame to be assembled with an appropriate fluid by letting the air escape through the passages 31, 333, the pressure being subsequently applied follows the fluid inside the parts to be assembled. All other arrangements making it possible to achieve the same results can obviously be used.