Procédé de fabrication d'un raccord tubulaire et installation pour la mise en oeuvre dudit procédé. La présente invention comprend un pro cédé de fabrication d'un raccord tubulaire, par le travail à froid d'un tube métallique, et une installation pour la mise en oeuv re de ce procédé.
On connaît un procédé pour la fabrication de raccords tubulaires selon lequel on intro duit une matière plastique de remplissage à l'intérieur d'un tube, puis on applique une pression aux extrémités du tube et à la matière plastique logée dans ce dernier pendant que le tube est. enserré dans une cavité de matrice pré sentant un embranchement, la pression appli quée aux extrémités du tube et à la matière plastique ayant. pour effet de provoquer le refoulement d'une partie du tube dans ledit embranchement. et la formation d'une partie refoulée de section correspondante à celle du- dit embranchement.
Selon ce procédé connu, l'extrémité de la partie tubulaire refoulée du raccord n'est pas retenue par la matrice et, de ce fait, prend une forme hémisphérique, la longueur de la branche refoulée du raccord dépendant de la quantité de matière plastique logée dans le tube, de la réduction de longueur de ce der nier et du fonctionnement de moyens ayant pour but de permettre un écoulement de détente de la matière plastique de remplissage. La présente invention vise à fournir un procédé de ce genre perfectionné.
Le procédé que comprend l'invention est caractérisé en ce qu'on applique une pression aux extrémités dudit tube et à une matière plastique de remplissage disposée dans ce dernier, pendant que le tube est enfermé dans un logement. de matrice présentant au moins un embranchement latéral muni d'une paroi transversale destinée à servir de butée pour une partie du tube refoulée dans ledit em branchement et présentant un conduit de détente.
Le procédé selon l'invention n'est pas limité à la fabrication d'un raccord tubulaire dans lequel les différentes branches sont de section droite circulaire et constante, mais permet également d'obtenir des raccords tu bulaires avec des branches à. section droite de forme ovale, rectangulaire, et de section croissante ou décroissante.
L'installation que comprend l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé est carac térisée en ce qu'elle comprend une matrice présentant un premier logement pour recevoir le tube et un second logement formant un embranchement latéral de ce premier loge ment, deux pistons opposés mobiles longitu dinalement dans ce premier logement, et des moyens constituant dans ce second logement une paroi transversale annulaire dont une face est prévue pour servir de butée pour la partie du tube refoulée dans ce second loge ment.. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'instal lation que comprend l'invention.
La fig. 1 est une vue de l'installation, montrant partiellement en coupe des éléments supérieur et inférieur de la matrice, en posi tion ouverte, le tube à travailler et des pistons coopérant avec la matrice.
La fig. 2 est une vue en bout de l'instal lation représentée à la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe du raccord tubulaire obtenu et de la matière de remplis sage après formation du raccord.
L'installation représentée comprend une matrice présentant un élément inférieur 10 et un élément supérieur 11 mobiles l'un par rapport à l'autre pour permettre l'introduc tion d'un tube métallique 12 rempli d'une matière plastique 25. L'élément supérieur 11 présente une cavité hémicylindrique 13 et l'élément inférieur 10 une cavité hémicylin drique 14, ces deux cavités étant disposées de façon à former ensemble un logement cylin drique prévu pour entourer de façon exacte le tube 12 lorsque la matrice est fermée. Comme représenté, l'élément inférieur 10 est muni d'un logement formant un embranchement latéral 15 dudit logement cylindrique.
Dans la forme d'exécution représentée, cet embranchement 15 a une section droite circulaire de même grandeur que la section droite circulaire du logement cylindrique for mé par les cavités 13 et 14. Dans des variantes d'exécution, l'embranchement 15 peut, bien entendu, être d'un diamètre différent de celui dudit logement cylindrique.
Lors de la formation du raccord, dans la forme d'exécution représentée un raccord en T, les différentes branches de ce dernier doi vent être formées à des longueurs déterminées. A cette fin., à un certain point de l'embran chement 15 correspondant à la longueur dési rée de la jambe du T, se trouve une paroi transversale annulaire 20 percée d'un conduit central de détente 21 qui la traverse. Comme représenté, la paroi transversale 20 est cons tituée par un manchon cylindrique 22 qui est fixé solidement dans la position désirée à l'in- térieur de l'embranchement 15. La face de cette paroi située vers l'intérieur de la matrice est plane et prévue pour servir de butée pour la partie du tube refoulée dans l'embranche ment 15.
Dans le but d'appliquer simultanément une pression sur les deux extrémités du tube 12 et sur la matière plastique de remplissage 25 qui se trouve dans ce dernier, l'installation comprend en outre deux pistons opposés :.' ô et <B><U>98</U></B> de forme identique. Ces pistons 27 et ?s présentent des parties terminales de diamètre réduit 29 et 30 qui s'ajustent de façon précise dans les extrémités du tube 12. Ces pistons peuvent se mouvoir longitudinalement dans le logement cylindrique de la matrice.
Des épaulements annulaires 31 et 3 2 situés à petite distance des extrémités des pistons viennent en prise avec les extrémités du tube en même temps que les extrémités avant des pistons viennent en prise avec la matière de remplissage 25 disposée dans le tube.
Chacun des pistons _7 et 23 est muni d'un logement de détente conique 35 de section droite décroissante à partir de l'embouchure, le volume de ces logements étant plus grand que celui qui est nécessaire pour contenir la . matière de remplissage 25 qui peut s'écouler pendant l'opération de formation du raccord. La grandeur de la section droite de l'embou chure des logements 35 et la conicité de ces derniers varieront avec le type particulier de raccord qui est fabriqué, et il est impossible de fixer des règles générales pour déterminer leurs dimensions dans tous les cas.
Cepen dant, la section droite et la conicité des loge ments 35 présentent une certaine relation avec la section droite du conduit 21, car les logements 35 et le conduit<B>--Il</B> contribuent à un écoulement de détente de la matière de remplissage qui se trouve en excès.
A titre d'exemple, au cours d'une mise en ceuvre dans laquelle le tube 12 a un dia mètre extérieur de 45 mm, des résultats très satisfaisants ont été obtenus lorsque le dia mètre des logements coniques 35, à. leur extrémité la plus grande, était de 20 mm et qu'une eonicité de<B>25</B> /o était prévue. Dans ce cas, le diamètre de l'orifice du conduit 21 dans la paroi transversale 20 était de 17 mm. Il est. bien entendu que les rapports entre ces dimensions ne doivent pas toujours être res pectés et il est nécessaire de procéder expé rimentalement pour arriver à déterminer les dimensions les plus favorables dans chaque cas particulier.
Lors de la mise en ceuvre du procédé, le tube 12 est rempli d'une matière plastique de remplissage qui est de préférence fondue et coulée en place de façon à laisser des par ties du tube libres de matière comme repré senté en 38 à la fig. 1, sensiblement suffi santes pour loger les parties de diamètre réduit 29 et 30 des pistons<B>27</B> et 28. De pré férence, on dispose un lubrifiant entre la surface intérieure de la paroi du tube 12 et la. matière plastique de remplissage :.'5.
En plus du lubrifiant disposé à. l'intérieur du tube pour faciliter l'écoulement de la. matière plastique contre la surface intérieure de la paroi du tube, il est indiqué de disposer également un lubrifiant entre la surface extérieure de la paroi du tube et le logement cylindrique de la matrice de façon à faciliter l'écoulement de la matière constituant le tube contre les parois de la matrice.
Il faut remarquer que beaucoup de lubri fiants différents peuvent être employés, mais pour des raisons pratiques, il est cependant préférable d'employer un lubrifiant non liquide. Parmi les lubrifiants idoines, on peut mentionner le graphite ou d'autres matières non liquides. Il faut choisir un lubrifiant qui satisfasse aux conditions de pression et de température qui se présentent et qui puisse, notamment,<I>être</I> appliqué sur la surface intérieure de la. paroi du tube contre laquelle il doit rester après que la matière plastique fondue ait été coulée à l'intérieur du tube.
Lorsque les extrémités des pistons 27 et 28 viennent en contact avec la matière de rem plissage et que, simultanément, les épaule ments annulaires 31 et 3 2 entrent en contact avec les extrémités du tube, les pistons 27 et 28 provoquent tout d'abord l'écoulement de l'excès de matière de remplissage dans les logements 35. Par un choix approprié du dia mètre de l'extrémité la plus grande des loge ments 35 et de la. conicité desdits logements, la pression qui provoque ensuite le déplace ment du métal du tube 12 en direction de l'embranchement 15 est déterminée.
Au cours de la suite du mouvement des pistons l'un vers l'autre, l'excès de matière de remplissage continuera à être chassé dans les logements 35, mais la pression nécessaire pour provo quer cet écoulement de décharge de la matière de remplissage augmentera du fait de la résistance croissante rencontrée provenant de la forme conique desdits logements.
Lorsque la branche refoulée du tube formée dans l'embranchement 15 a atteint la longueur désirée et que son extrémité par vient contre la paroi 20, la. poursuite de la compression aura premièrement pour résul tat d'aplatir l'extrémité de la branche re foulée contre cette paroi. Une fois que la branche est formée à sa longueur finale et qu'elle présente sa forme définitive, il se produit un découpage d'un petit disque de métal 40 (voir fig. 3) faisant partie du fond de la branche refoulée, comme dans une opération de découpage au poinçon. Dans ce but, il est préférable que l'orifice d'entrée du conduit 21 dans la paroi 20 présente une arête vive.
Après le découpage du disque 40 dans le fond de la branche 41, un écoulement de détente de l'excès de matière de remplissage se produit dans le conduit 21. A ce moment, le raccord est complètement formé et il est préférable que cet écoulement de détente de la matière de remplissage se produise avec un minimum de résistance. Pour atteindre ce but, on peut donner au conduit 21 une section droite de grandeur croissante à partir de cet orifice d'entrée.
Le raccord obtenu est représenté à la fig. 3; le tube original 12 a été sensiblement raccourci et une partie notable du métal rendu disponible par le raccourcissement du tube 12 a constitué une branche 41. Il faut noter que cette branche 41 présente des di mensions pratiquement exactes et qu'elle est munie d'un fond plat 42. Après formation. de ladite branche, la matière plastique de rem plissage 25 est fondue et extraite du raccord et l'extrémité de la branche 41 peut être coupée, au voisinage du fond plat 42. Il est clair que la formation de l'extrémité de la branche 41 selon une paroi transversale plane constitue une économie notable de matière par rapport aux procédés connus dans les quels il se produisait une paroi de forme hémisphérique.
De plus, la présence des parties de dia mètre réduit 29 et 30 sur les pistons a pour résultat que les extrémités 43 et 44 du raccord obtenu conservent une épaisseur de paroi déterminée. A partir des extrémités 43 et 44, la partie du tube 12 opposée à la branche 41 s'épaissit quelque peu, du fait de l'écoule ment du métal sous l'action de la pression.
La présence des logements coniques 35 ménagés dans les pistons permet de refouler la branche 41 sur une plus grande longueur que dans les procédés connus et, de plus, tend à maintenir une épaisseur de paroi pratique ment constante pour la partie refoulée. Ces logements coniques permettent de garder une vitesse d'étirage directement proportionnelle à la vitesse d'écoulement du métal du raccord. Dans les autres procédés, si la vitesse de l'écoulement de la matière plastique est excessive, la paroi de la branche refoulée 41 a tendance à se déchirer et à s'amincir par place. D'autre part, si la vitesse d'écoule ment de la matière de remplissage est plus lente que l'écoulement du métal du tube, il se produit un épaississement trop prononcé de la paroi du tube.
La présence des logements coniques 35 constitue en outre un avantage du fait qu'elle permet d'introduire la matière plastique dans le tube 12 sans prendre de précautions spé ciales, car il est simplement nécessaire d'in troduire cette matière en léger excès pour remplir les vides ou les bulles d'air qui pour raient se présenter. Le mouvement initial des pistons comprime la matière de remplissage et élimine ces vides ou ces bulles d'air du fait de l'accroissement de pression initial avant qu'un étirage notable du tube se produise. En d'autres mots, la pression initiale a pour effet de rendre plus dense la matière de remplissage avant une déformation notable du tube.
Du fait de l'écoulement de détente de la matière plastique dans les deux logements coniques 35 et par le conduit ?1 de la matrice, il se produit un écoulement. de la matière de remplissage par rapport à la paroi intérieure du tube 12. Dans le cas de l'écoulement de détente de la matière de remplissage en direction des logements 35, cet écoulement se produit dans un sens contraire à la direction de l'écoulement du métal constituant la paroi du tube. De ce fait, la présence d'un lubri fiant qui facilite le mouvement de la matière de remplissage par rapport à la paroi inté rieure du tube 12 est. particulièrement avan tageuse.
Il faut remarquer que du fait des pressions considérables appliquées, la matière de remplissage a une forte tendance à adhérer à la surface intérieure du tube 12 et à pro duire des parois trop fines ou, dans les cas extrêmes, la rupture de la paroi du raccord. On a trouvé que l'emploi d'un lubrifiant permet d'obtenir une économie dans la quan tité de matière nécessaire pour constituer le raccord, du fait que le lubrifiant facilite l'écoulement de la matière de remplissage et le changement. de forme de cette dernière en réduisant le frottement entre la surface intérieure du tube et la matière de remplis sage pendant l'écoulement du métal en direc tion de la branche, ce qui diminue en outre le risque d'épaissir les parois du tube dans la partie de ce dernier opposée à la branche.
On a observé expérimentalement qu'il et possible de refouler une branche 41 égale à. la longueur du tube<B>121</B> sans produire de rupture. Ce cas ne se présente pratiquement pas, mais montre les résultats supérieurs qu'il est pos sible d'obtenir.