Procédé de fabrication d'un tube cylindrique et tube obtenu par ce procédé. L n problème qui se pose fréquemment clans la technique est d'obtenir un tube cylin drique présentant, localement et sur une por tion de sa périphérie, une surépaisseur, cette surépaisseur pouvant être destinée, après cou cïaâe du tube à cet endroit, à donner à l'exté rieur ou sommet du coude une épaisseur plus grande que celle des tronçons de tube droits adjacents.
La présente invention a pour objets un procédé de fabrication d'un tube cylindrique de section intérieure circulaire, présentant au moins une surépaisseur sur au moins un sec teur de sa périphérie, cette- région du tube pouvant ensuite être coudée et un tube ob tenu par ce procédé.
Celui-ci est caractérisé en ce qu'on part d'un tube initial dont l'épaisseur est égale à l'épaisseur minimum du tube que l'on désire obtenir mais dont le dia- iiiètre intérieur est supérieur à celui de ce tube, sur un tronçon de longueur déterminée, en ce qu'on chauffe le secteur .de ce tronçon sur lequel on désire former la surépaisseur, en ce qu'on déforme la partie non chauffée du tronçon, de manière à réduire le diamètre intérieur de ce tronçon jusqu'à sa valeur défi nitive et à accroître simultanément l'épaisseur de la partie chauffée du tronçon.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exem ple, plusieurs mises en oeuvre particulières du procédé et représente une forme d'exécution du tube, objets de la présente invention. La. fig. 1 représente deux tronçons de tube droits auxquels on se propose de rac corder un corde.
La fig. 2 est une vue en coupe transver sale du tube dont on part pour fabriquer le coude.
La fig. 2bis est une vue d'une variante du tube représenté à la fig. 2.
Les fig. 3 et 4 illustrent, en coupe trans versale, urne opération de matriçage -du tube représenté à .la fig. 2 ou à la fig. 2bis.
La fig. 5 est une vue en coupe axiale d'un coude terminé et raccordé à deux tronçons de tube droits.
Les fig. 5bis <B>et</B> 5ter sont des vues en coupe selon J-5bis et 5-5ter de la fig. 5.
La fig. 6 est une vue en coupe axiale d'un tronçon de tube élargi.
La fig. 7 est une vue schématique d'un élément comportant plusieurs coudes.
Les fig. 8 à 10 représentent schématique ment les diverses phases de matriçage d'un tube présentant deux surépaisseurs symé- triques, et les fig. 11 et 12 illustrent une variante de l'opération de matriçage représentée aux fig. 8 à 10.
On se propose de raccorder un coude à surépaisseur à deux tronçons de tube droits ai et a2 représentés à la fig. 1, comme repré senté à la fig. 5.
Pour la fabrication du coude, on part d'un tube b représenté en coupe transversale la fig. 2 et dont l'épaisseur est égale à celle des tronçons ai et a2, mais dont le diamètre intérieur est agrandi sur un tronçon de lon- gneur déterminée.
Pour fixer les idées, les tronçons de tube droits al et a2 présentent, par exemple, une épaisseur de 3,5 mm et un diamètre intérieur de 23 mm et le coude e est exécuté à partir d'un tube présentant une épaisseur de 3,5 mm, mais qui est élargi sur le tronçon longitudinal à traiter, son diamètre intérieur étant par exemple de 30 mm.
On chauffe un secteur<I>A B</I> hachuré en traits serrés à la fig. 2 du tronçon longitu dinal élargi du tube b. Le chauffage peut n'agir que sur une partie de l'épaisseur du tube, comme représenté à la fig. 2"'s. On introduit. ensuite le tronçon de tube dont un secteur a été chauffé dans une matrice c, comme le montre la fig. 3, et, à l'aide d'un poinçon d représenté en coupe à la même figure et qui prend appui sur des parties res tées froides du tube b de part et d'autre du secteur A B,
on exerce une pression dans le sens de la flèche F. La forme de la matrice c est telle que le secteur A C B du tube qui est resté relativement froid subit, en s'enfon çant dans la matrice, une déformation qui a pour effet de lui redonner, comme on le voit sur la fig. 4, le diamètre intérieur des tron çons de tube al et a2. Cette déformation a en outre pour effet d'exercer sur le secteur chauffé A B une pression qui provoque un gonflement de sa paroi, et produit une sur épaisseur de celle-ci.
Cette surépaisseur vient se loger dans un évidement pratiqué au bout du poinçon d, comme on peut le voir à la fig. 3. On obtient finalement un tube b pré sentant un secteur surépaissi b1 visible en coupe à la fig. 4. L'évidement où se loge la surépaisseur b1 pourrait aussi être pratiqué dans la .matrice à sa partie inférieure, le sec teur chauffé<I>A B</I> étant alors placé vers le bas, à 180 .de la position représentée aux fig. 3 et 4.
Dans ce cas, le poinçon ne prend appui que sur les parties les plus résistantes du tube et le renforcement de la paroi est produit dans la zone la moins directement soumise à l'action dynamique du matriçage.
Pendant l'opération de matriçage, on peut disposer à. l'intérieur du tube un man drin calorifugé ou refroidi, ou encore on peut faire passer dans le tube un courant de fluide froid, air ou eau, qui a pour effet d'aug nienter la rigidité de la partie froide A<I>C B.</I>
On peut également effectuer un recali- brage intérieur du tube v après matriçage, de façon que sa section intérieure soit circu laire.
Le tube à surépaisseur ainsi obtenu est alors coudé, de toute façon connue, de façon à obtenir finalement un coude e représenté à la fig. 5, et de diamètre correspondant. à celui des tronçons de tube al<I>et a2,</I> la. surépaisseur hl se trouvant dans la. région extérieure et au sommet du coude, comme on peut le voir aux fig. 5 et 5b's. Le coulage peut être effectué selon un angle inférieur à 180 .
Le chauffage du secteur 1I <I>B</I> peut être effectué à l'aide de chalumeaux ou, de préfé rence, par induction électrique, procédé qui permet d'obtenir un chauffage très rapide et très intense d'une région du tube délimitée tant en surface qu'en profondeur (fig. 2"'s). Le coude e ainsi obtenu doit encore être rac- eordé aux tronçons de tube droits al et a2.
On peut aussi obtenir un coude monobloc avec des tronçons de tube droits a, en agrandissant un tube aux endroits voulus, jusqu'aux dimensions extérieure et intérieure convenables, sans produire de ssurépaisseur, comme représenté à la fig. 6 et comme décrit dans le brevet suisse N 295159.
Par exemple, pour fabriquer un élément, de surchauffeur ou d'échangeur de chaleur constitué par une certaine longueur de tube présentant par exemple trois coudes en épingle à cheveux, comme représenté à la fig. 7, on élargit d'abord le tube a aux en droits voulus<B><I>f l, f2, f s,</I></B> puis on soumet ces endroits aux opérations décrites ci-dessus, de façon à obtenir finalement un élément. mono bloc présentant trois coudes<B>f l,</B><I>f2,</I> f3. <I>On</I> remarquera en effet. que le procédé décrit. peut être appliqué à n'importe quel point de la longueur d'un tube droit.
La mise en aeuvre du procédé décrite ci dessus permet d'obtenir -une surépaisseur dissymétrique sur la paroi d'un tube. Le pro cédé spécifié permet cependant également d'obtenir plusieurs surépaisseurs, symétriques ou dissymétriques, et en particulier, deux surépaisseurs diamétralement opposées, de sorte que le tube finalement obtenu est inté rieurement circulaire et présente un profil extérieur ovalisé ou ellipsoïdal. Une telle mise en oeuvre du procédé est schématique ment illustré aux fig. 8 à 10.
On part égale ment d'un tube dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur à celui du tube final que l'on désire obtenir, on chauffe ce tube suivant deux secteurs<I>D E, C</I> h', hachurés en traits moins serrés à la fig. 8. Sur les sec teurs restés froids C D et P E, on ap plique alors deux poinçons gl et g2, qu'on déplace en sens opposés selon les flèches Gl et G2.
La compression ainsi exercée sur les secteurs chauffés a pour effet, après rap prochement des poinçons g1 et g2 et comme représenté à la fig. 9, de produire deux gonflements k1 et k2 diamétralement opposés sur la périphérie du tube.
Après avoir conve nablement chauffé les secteurs C D et r E, on applique éventuellement à angle droit deux autres poinçons hl, h2 sur les parties gonflées, suivant le sens des flèches Hl,<I>H2,</I> de manière à provoquer la déformation des secteurs C<I>D,</I> I' E et leur application dans des évidements ii, <I>i2</I> (fig. 9) prévus dans la tête de chacun des poinçons g1, g2.
En défi nitive on obtient. un tube dont. le profil exté rieur est. ovalisé ou ellipsoïdal présentant cieux surépaisseurs k1, k2, et dont. la section interne est. circulaire.
Les déplacements des deux poinçons g1 et <I>g2</I> et des deux poinçons hl et. ja2 peuvent être simultanés, l'opération de matriçage s'effec tuant alors d'un seul coup.
Selon une variante, on peut également obtenir un tube présentant. deux sur6pais- seurs diamétralement opposées de façon ana logme à celle décrite en regard des fig. 3 et 4, avec la différence que, dans ce cas, le poinçon et la matrice agissent directement sur les secteurs froids de la périphérie du tube. Le gonflement de la paroi s'effectue dans des évidements prévus dans la matrice.
Comme on peut le voir aux fig. 11 et 12, le tube chauffé dans deux secteurs D E et C P est placé à l'intérieur d'une matrice k, pro filée comme indiqué aux figures, et un poin çon mobile l est appliqué sur la partie supé rieure du tube.
Sous l'effet des pressions exercées par le poinçon dans le sens de la flèche L, les parties chaudes sont gonflées et les surépaisseurs ainsi produites se logent dans des évidements prévus dans la matrice k (fig. 12), tandis que les secteurs restés froids sont déformés et ramenés au diamètre voulu, grâce à la forme donnée aux surfaces d'appui de la matrice k et du poinçon<I>1.</I>
La partie chauffée A B du tube repré sentée à la fig. 3, au lieu d'être placée en haut de façon à recevoir le coup du poin çon, ou comme il a été dit ci-dessus à titre de variante, en bas dans la matrice c, peut également être placée dans la zone où le poinçon vient le plus près de la matrice à fin de course. C'est en fait une telle disposition qui est, représentée aux Tig. 11 et 12 où chaque secteur chaud D E, ou C F se trouve à hauteur de l'endroit de jonction où le poin çon rencontre la matrice.
Les efforts d'ac tion du poinçon et de réaction de la matrice agissent alors presque selon un même plan parallèle à un plan tangent. au tube, de sorte qu'ils sont très efficaces en direction verti cale sur la masse chauffée du secteur D E, ce qui réduit considérablement les chances de plissement en cours de forgeage.
Bien entendu, des résultats équivalents peuvent être obtenus en utilisant. des galets ou cylindres dont les gorges auraient des profils correspondant à ceux des matrices et poinçons décrits ou tout agencement utile de matrices ou poinçons et de galets pour assu rer une exécution continue.
Process for manufacturing a cylindrical tube and tube obtained by this process. The problem which frequently arises in the technique is to obtain a cylindrical tube having, locally and on a portion of its periphery, an extra thickness, this extra thickness possibly being intended, after neck cïaâe of the tube at this location, to give on the outside or top of the elbow a thickness greater than that of the adjacent straight pipe sections.
The present invention relates to a method of manufacturing a cylindrical tube of circular inner section, having at least one extra thickness over at least one sector of its periphery, this region of the tube then being able to be bent and a tube obtained by this process.
This is characterized in that we start from an initial tube whose thickness is equal to the minimum thickness of the tube that it is desired to obtain but whose internal diameter is greater than that of this tube, on a section of determined length, in that the sector of this section on which it is desired to form the extra thickness is heated, in that the unheated part of the section is deformed, so as to reduce the internal diameter of this section up to its definitive value and simultaneously increasing the thickness of the heated part of the section.
The appended drawing illustrates, by way of example, several particular implementations of the method and represents an embodiment of the tube, which are the subject of the present invention. Fig. 1 shows two straight sections of tube to which it is proposed to connect a rope.
Fig. 2 is a dirty cross-sectional view of the tube from which we start to manufacture the elbow.
Fig. 2a is a view of a variant of the tube shown in FIG. 2.
Figs. 3 and 4 illustrate, in cross section, urn -du tube stamping operation shown in .la fig. 2 or in fig. 2bis.
Fig. 5 is an axial sectional view of a bend completed and connected to two straight pipe sections.
Figs. 5bis <B> and </B> 5ter are sectional views along J-5bis and 5-5ter of FIG. 5.
Fig. 6 is an axial sectional view of an enlarged tube section.
Fig. 7 is a schematic view of an element comprising several elbows.
Figs. 8 to 10 schematically represent the various forging phases of a tube having two symmetrical extra thicknesses, and FIGS. 11 and 12 illustrate a variant of the forging operation shown in FIGS. 8 to 10.
It is proposed to connect an elbow with extra thickness to two straight pipe sections a1 and a2 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 5.
For the manufacture of the elbow, one starts with a tube b shown in cross section in FIG. 2 and the thickness of which is equal to that of the sections a1 and a2, but the internal diameter of which is enlarged over a section of determined length.
To fix ideas, the straight pipe sections a1 and a2 have, for example, a thickness of 3.5 mm and an internal diameter of 23 mm and the bend e is executed from a pipe having a thickness of 3, 5 mm, but which is widened on the longitudinal section to be treated, its internal diameter being for example 30 mm.
A sector <I> A B </I> hatched in narrow lines in FIG. 2 of the widened longitudinal section of the tube b. The heating can act only on part of the thickness of the tube, as shown in FIG. 2 "'s. The section of tube, one sector of which has been heated, is then introduced into a die c, as shown in FIG. 3, and, using a punch d shown in section in the same figure and which rests on parts remaining cold of tube b on either side of sector AB,
pressure is exerted in the direction of arrow F. The shape of the matrix c is such that the sector ACB of the tube which has remained relatively cold undergoes, by sinking into the matrix, a deformation which has the effect of it give back, as seen in fig. 4, the internal diameter of the tube sections a1 and a2. This deformation also has the effect of exerting a pressure on the heated sector A B which causes its wall to swell, and produces an excess thickness thereof.
This extra thickness is housed in a recess made at the end of the punch d, as can be seen in FIG. 3. Finally, a tube b is obtained which has a thickened sector b1 visible in section in FIG. 4. The recess where the extra thickness b1 is housed could also be made in the matrix at its lower part, the heated sector <I> AB </I> then being placed downwards, at 180 ° from the position shown. in fig. 3 and 4.
In this case, the punch is supported only on the most resistant parts of the tube and the reinforcement of the wall is produced in the zone least directly subjected to the dynamic action of the die-forging.
During the forging operation, one can dispose of. inside the tube a heat-insulated or cooled man drin, or else a stream of cold fluid, air or water, can be passed through the tube, which has the effect of increasing the rigidity of the cold part A <I> C B. </I>
It is also possible to carry out an internal recalibration of the tube v after stamping, so that its internal section is circular.
The tube with increased thickness thus obtained is then bent, in any known manner, so as to finally obtain a bend e shown in FIG. 5, and of corresponding diameter. to that of the tube sections al <I> and a2, </I> la. extra thickness hl located in the. outer region and at the top of the elbow, as can be seen in Figs. 5 and 5b's. Casting can be done at an angle less than 180.
The heating of sector 1I <I> B </I> can be carried out using torches or, preferably, by electric induction, a process which makes it possible to obtain very rapid and very intense heating of a region of the tube delimited both on the surface and in depth (fig. 2 "'s). The elbow e thus obtained must still be connected to the straight pipe sections a1 and a2.
It is also possible to obtain a one-piece bend with straight tube sections a, by enlarging a tube at the desired locations, up to the appropriate exterior and interior dimensions, without producing any excess thickness, as shown in FIG. 6 and as described in Swiss patent N 295159.
For example, to manufacture an element, superheater or heat exchanger consisting of a certain length of tube having for example three hairpin bends, as shown in FIG. 7, we first widen the tube a to the desired rights <B> <I> fl, f2, fs, </I> </B> then we subject these places to the operations described above, so as to obtain finally an element. mono block with three elbows <B> f l, </B> <I> f2, </I> f3. <I> We </I> will indeed notice. than the process described. can be applied to any point along the length of a straight tube.
The implementation of the method described above makes it possible to obtain -an asymmetric extra thickness on the wall of a tube. The process specified, however, also makes it possible to obtain several extra thicknesses, symmetrical or asymmetrical, and in particular two diametrically opposed extra thicknesses, so that the tube finally obtained is internally circular and has an oval or ellipsoidal outer profile. Such an implementation of the method is schematically illustrated in FIGS. 8 to 10.
We also start with a tube whose internal diameter is slightly greater than that of the final tube that we want to obtain, this tube is heated in two sectors <I> DE, C </I> h ', hatched in lines less tight in fig. 8. On the sectors C D and P E which have remained cold, two punches gl and g2 are then applied, which are moved in opposite directions according to arrows Gl and G2.
The compression thus exerted on the heated sectors has the effect, after bringing the punches g1 and g2 closer together and as shown in FIG. 9, to produce two diametrically opposed swellings k1 and k2 on the periphery of the tube.
After having suitably heated the sectors CD and r E, two other punches hl, h2 are possibly applied at right angles to the swollen parts, following the direction of the arrows Hl, <I> H2, </I> so as to cause the deformation of the sectors C <I> D, </I> I 'E and their application in the recesses ii, <I> i2 </I> (fig. 9) provided in the head of each of the punches g1, g2.
In definitive we get. a tube including. the exterior profile is. oval or ellipsoidal presenting skies extra thicknesses k1, k2, and including. the internal section is. circular.
The movements of the two punches g1 and <I> g2 </I> and of the two punches hl and. ja2 can be simultaneous, the forging operation then being performed all at once.
According to a variant, it is also possible to obtain a tube presenting. two diametrically opposed overthickers in an analogous fashion to that described with reference to FIGS. 3 and 4, with the difference that, in this case, the punch and the die act directly on the cold sectors of the periphery of the tube. The swelling of the wall takes place in recesses provided in the matrix.
As can be seen in fig. 11 and 12, the tube heated in two sectors D E and C P is placed inside a die k, profiled as shown in the figures, and a mobile punch l is applied to the upper part of the tube.
Under the effect of the pressures exerted by the punch in the direction of arrow L, the hot parts are inflated and the increased thicknesses thus produced are housed in the recesses provided in the die k (fig. 12), while the sectors which have remained cold are deformed and brought back to the desired diameter, thanks to the shape given to the bearing surfaces of the die k and of the punch <I> 1. </I>
The heated part A B of the tube shown in fig. 3, instead of being placed at the top so as to receive the blow of the punch, or as has been said above as a variant, at the bottom in the die c, can also be placed in the area where the punch comes closest to the die at the end of the stroke. It is in fact such a disposition which is represented in Tig. 11 and 12 where each hot sector D E, or C F is at the level of the junction point where the punch meets the die.
The forces of action of the punch and of reaction of the die then act almost according to the same plane parallel to a tangent plane. to the tube, so that they are very effective in the vertical direction on the heated mass of the sector D E, which considerably reduces the chances of wrinkling during forging.
Of course, equivalent results can be obtained using. rollers or cylinders whose grooves have profiles corresponding to those of the dies and punches described or any useful arrangement of dies or punches and rollers to ensure continuous execution.