CH338806A - Process for transforming a metal tube and apparatus for carrying out this process - Google Patents

Process for transforming a metal tube and apparatus for carrying out this process

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CH338806A
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CH
Switzerland
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tube
cavity
tubular
plunger
plungers
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French (fr)
Inventor
Robert Seeber Rex
Lande Thor
Original Assignee
Michigan College Of Mining & T
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/10Stamping using yieldable or resilient pads
    • B21D22/105Stamping using yieldable or resilient pads of tubular products
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/28Making tube fittings for connecting pipes, e.g. U-pieces
    • B21C37/29Making branched pieces, e.g. T-pieces
    • B21C37/294Forming collars by compressing a fluid or a yieldable or resilient mass in the tube

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  

  Procédé pour transformer un tube     métallique     et appareil pour la mise en     aeuvre    de ce procédé    La présente invention comprend un procédé pour       transformer    un tube métallique et un appareil pour  la mise en     oeuvre    de ce procédé.  



  On     connait    un procédé pour faire des raccords  de tubes en T et en croix en     partant    de     tubes    nor  maux du commerce, en remplissant le tube avec une  matière plastique, en plaçant le tube et son remplis  sage dans une matrice d'extrusion, et en     appliquant     ensuite une pression aux extrémités du tube et du  remplissage pour refouler le tube et le remplissage  dans la matrice.  



  Le procédé s'est avéré très utile et a été appliqué  avec succès, mais     il    comporte des limitations en     ce     que le tube et le remplissage avancent tous deux en  semble et à la même vitesse. Cela a obligé à extru  der un peu du remplissage hors du tube tandis qu'on  presse le tube et le remplissage à la forme voulue.  



  Dans le brevet suisse No 327382, on décrit un  procédé et un appareil pour produire des change  ments de forme dans des tubes métalliques, en rem  plissant le tube avec une matière plastique et en ap  pliquant ensuite des pressions à l'extrémité du tube  et de la matière de remplissage pour forcer le chan  gement de forme du tube, et dans lequel le taux de  l'avance de la matière de remplissage dans le tube  et le taux     d'avance    du tube par ces pressions est  coordonné afin de     fournir    la quantité correcte de  matière de remplissage pour produire le changement  de forme et la quantité voulue de tube pour fournir  la surface     nécessaire    pour recouvrir la forme chan  gée. Ce procédé présente également plusieurs limita  tions.

   Quand il est appliqué pour mettre le tube mé  tallique dans des     formes    pour lesquelles le change-    ment de forme est     excessif    ou     irrégulier,    on a     cons-          taté    que la matière du tube peut être trop mince ou  peut même se rompre pendant la mise en forme. Par  exemple,     dans    la fabrication de     pièces    telles que les  raccords Y à 45 , les T dont les branches sont lon  gues, ou les Y symétriques, la matière du tube peut  être trop mince ou peut se rompre.  



  La présente invention vise la réalisation d'un pro  cédé et d'un appareil pour sa mise en     oeuvre    grâce  auxquels on peut     transformer    un tube     métallique          en    un raccord sans l'amincir excessivement ou sans  le rompre.  



  A     cet        effet,    le procédé suivant l'invention pour  transformer un tube     métallique    en un raccord dont  une branche forme avec une autre branche un angle       inférieur    à     90o    est caractérisé en ce qu'on     place    un  tube métallique à extrémités ouvertes contenant un  noyau en matière plastique dans une cavité d'une  matrice présentant     une    première partie correspon  dant à la forme et aux     dimensions    du tube et une  seconde partie faisant un     angle        inférieur    à 900 avec  la     première    partie et ayant 

  la forme et les dimensions  qui doivent être données à une partie du tube, en     ce     qu'on applique une force     indépendante    à chaque ex  trémité du tube à l'aide d'un plongeur tubulaire dans  chaque     extrémité    de ladite     première    partie de la ca  vité pour     déplacer    l'une vers l'autre les     extrémités    du  tube, en ce qu'on     applique    une force indépendante  à chaque extrémité dudit noyau à l'aide d'un plon  geur cylindrique monté     dans    chaque plongeur tubu  laire pour effectuer un mouvement télescopique  relatif par rapport audit plongeur     tubulaire,

      en     ce     qu'on déplace le plongeur     tubulaire,    qui est opposé à      ladite seconde partie de la cavité sur une plus grande       distance    que l'autre plongeur tubulaire, en     ce    qu'on  déplace simultanément chaque plongeur     cylindrique          axialement    d'une distance telle que de la matière  du noyau est refoulée dans ladite seconde partie de  la cavité à une vitesse     proportionnelle    à la vitesse à  laquelle de la matière du tube est refoulée dans cette  seconde partie de la cavité,

   et en     ce    qu'on applique  une résistance élastique à l'action de refoulement de       ce    tube dans la seconde     partie    de la cavité après le  début de l'action de refoulement dans     cette    seconde       partie.     



  L'appareil pour la mise en     oeuvre    de ce     procédé,     que comprend l'invention, est caractérisé en ce qu'il  comprend une matrice ayant une cavité comprenant  une     première    partie tubulaire et une seconde partie  tubulaire     intersectant    la première partie entre ses ex  trémités, leurs axes     formant    un angle d'environ 450,  des plongeurs tubulaires pour     appliquer    une force à  un tube situé dans la     première    partie de la cavité,  des moyens pour commander     indépendamment    la  force et le mouvement de chacun     desdits        plongeurs     tubulaires,

   le plongeur tubulaire opposé à ladite se  conde partie de la cavité, dans laquelle le tube est       formé,    étant susceptible d'être déplacé à une vitesse  supérieure à celle à laquelle est déplacé l'autre plon  geur tubulaire, des     plongeurs    cylindriques pour ap  pliquer une force à chaque extrémité d'un noyau à  l'intérieur     dudit    tube, ces plongeurs     cylindriques    étant  disposés de     façon    télescopique dans chacun desdits  plongeurs tubulaires, des moyens pour     commander     indépendamment la     force    et le mouvement de cha  cun desdits plongeurs cylindriques,

   et des moyens  montés dans ladite seconde partie de la cavité et  susceptibles d'appliquer une résistance élastique au  dit tube tandis qu'il y est refoulé.  



  Le dessin annexé représente, à titre d'exemple,  une forme d'exécution de l'appareil que comprend  l'invention  La     fig.    1 représente ladite forme d'exécution de  l'appareil, le tube et la matière de remplissage étant  représentés en coupe, au début de la mise en forme.  



  La     fig.    2 est une vue     analogue    à celle de la     fig.    1,  montrant l'appareil avec le     tube    et la matière de  remplissage partiellement mis en forme.  



  La     fig.    3 est une vue     analogue    à     celle    de la     fig.     1, montrant l'appareil avec le tube et la matière de  remplissage dans l'état final de la     mise    en forme.  



  La     fig.    4 est une coupe partielle du tube     avant     de lui donner une forme nouvelle.  



  La     fig.    5 est une coupe partielle du tube après  lui avoir     donné        une    forme nouvelle.  



  La     fig.    6 est     une    coupe du tube dans sa nou  velle forme, après tronçonnage et alésage.  



  La     fig.    7 est une coupe schématique d'un dispo  sitif     permettant        d'appliquer    les pressions, y com  pris le circuit hydraulique.    En se référant à la     fig.    1, un tube 10 dont la  forme doit être changée, est constitué par     un    métal  ou un alliage approprié, ayant les propriétés physi  ques telles que ductilité, malléabilité et plasticité qui  le rendent propre à être étiré ou pressé. Par exemple,  le tube peut être en cuivre, aluminium, nickel, ma  gnésium et en alliages de     ces    métaux, en acier, en  laiton, en métal     Monel,    et en alliages nickel-chrome  et acier inoxydable.

   Le procédé est également appli  cable aux tubes sans soudure et aux tubes soudés.  



  Le terme   tube   ou   tubulaire   employé ici  comprend des tubes de     différentes    formes en coupe,  telles que circulaire, carrée et polygonale.  



  Une matière de remplissage appropriée 11 est       fournie    dans le tube 10. La matière de remplissage  peut être fondue préalablement et     coulée    dans le  tube 10, ou bien fondue en place dans le tube 10.  La matière de remplissage doit être solide et doit  pouvoir s'écouler sous pression. De plus, la matière  de remplissage ne doit pas causer de changements  physiques ou chimiques préjudiciables au métal avec  lequel le tube est constitué. En pratique, le métal  Woods (alliages de bismuth, plomb, étain et quelque  fois cadmium) a été trouvé très convenable.

   Le       plomb        seul        ou        un        alliage        de        plomb        (55        %)        et        de     bismuth (45     'o/o)    sont aussi des matières de remplis  sage satisfaisantes. De plus, on a trouvé que le caout  chouc du type dit communément       gonflant      donne  des résultats satisfaisants.  



  Le tube 10 contenant la matière de remplissage  11 est placé dans une     matrice    12. Dans la matrice  représentée, on veut former un raccord en Y à 450,  et la     matrice    a par conséquent des cavités cylindri  ques coaxiales 13, 14, communiquant avec une bran  che ou cavité 15. L'axe de la cavité 15 forme un  angle de 450 avec l'axe des cavités 13, 14. Les dia  mètres des cavités cylindriques 13, 14 et 15 sont sen  s iblement égaux. Des plongeurs tubulaires 16 et 17  s'appuient sur les extrémités du tube 10. Des plon  geurs cylindriques 18, 19 sont montés de façon té  lescopique dans les plongeurs tubulaires 16, 17 res  pectivement et s'appuient sur les extrémités de la  matière de remplissage 11.

   Comme on le voit dans  la     fig.    1, l'épaisseur de paroi des plongeurs tubu  laires 16, 17 est de préférence plus grande que  l'épaisseur de la paroi du tube 10, et les plongeurs  tubulaires 16, 17 présentent un épaulement en 20, 21  pour engager la saillie dans l'extrémité du tube 10.  



  Un piston 22 est disposé dans la cavité cylin  drique 15 et comporte une tige de piston 23 sortant  à l'extérieur et traversant un support fixe 24. Le pis  ton est maintenu     élastiquement    dans la cavité cy  lindrique 15 par un ressort 25 placé entre le piston  22 et le support fixe 24. La position du piston et la  compression préalable du ressort 25 peuvent être ré  glés par un écrou 26 vissé sur l'extrémité de la tige  23.  



  Une moitié de la matrice 12 est représentée, mais  l'autre moitié est exactement semblable, et est bou-           lonnée,    serrée, ou fixée autrement sur la moitié repré  sentée, après que le tube 10 et la matière de remplis  sage 11 ont été insérés en place.  



  Les plongeurs 16, 17, 18 et 19 peuvent être ac  tionnés par tout mécanisme approprié, tel que les  pistons hydrauliques qui sont décrits ici.  



  Les plongeurs tubulaires 16 et 17     avancent    l'un  vers l'autre, en appliquant ainsi une pression sur les  extrémités du tube 10, et, simultanément, les plon  geurs cylindriques 18, 19 avancent l'un vers l'autre.  



  Quand le tube est refoulé à     force    dans la cavité  cylindrique 15, son extrémité dans la cavité touche  le piston 22, qui résiste     élastiquement    à la continua  tion du mouvement du tube,     ce    qui oblige le tube  à     s'étendre    ou à refouler vers les côtés de la cavité  tubulaire 15. Quand on continue à appliquer la  pression, et que le tube se dilate davantage dans la  cavité tubulaire, le     ressort    25 est graduellement com  primé par le mouvement du piston 22 vers l'ex  térieur de la cavité cylindrique 15, et applique sur  l'extrémité du tube contenue dans la cavité une     force     qui augmente graduellement.  



  Quand la matière du tube et la matière de rem  plissage sont refoulées vers l'extérieur dans la cavité  15 de la branche, la matière du tube qui se dilate  dans la cavité de la branche 15 tend à s'amincir ; et  cette tendance est plus grande dans la région de  l'extrémité fermée de la branche refoulée. Si on lais  sait cette branche se dilater librement, l'extrémité  arrondie se romprait. La résistance élastique du pis  ton 22 sert à retarder le refoulement à la pointe ex  trême de la partie refoulée pour permettre aux pa  rois latérales de remplir la cavité 15 de la branche.

    La     tendance    qu'a le tube à s'amincir excessivement  est aussi diminuée en     enfonçant    le plongeur tubu  laire 17 sur une plus grande longueur axiale que  le plongeur tubulaire 16 (voir     fig.    3), de sorte que  la partie de la branche     refoulée    qui a la plus grande       surface    de paroi reçoit une matière de tube suffi  sante de l'extrémité voisine du tube. Le tube mis en  forme qui en résulte n'a pas de sections excessive  ment minces qui puissent être facilement rompues.  



  Au commencement de l'opération de la mise en  forme, l'extrémité du piston 22 est de préférence  à une courte distance de l'ouverture de la cavité cy  lindrique 15 en     communication    avec les cavités 13,  14, afin que son action résistante ne puisse se pro  duire jusqu'à ce que le tube et le remplissage aient  avancé d'une petite distance dans la cavité 15. La       distance    et la compression du ressort dépendent de  la     nature    des métaux et des dimensions du tube mé  tallique.  



  Dans le changement de forme du tube décrit     ci-          dessus,    on voit que la partie du tube et le remplis-    sage qui     sont    au début dans la cavité de dilatation  subissent un changement de surface et un change  ment de     volume.    Cette augmentation de volume de  la matière de remplissage, et cette augmentation de  surface du tube sont fournies par la partie de matière  de remplissage et de tube qui se trouve dans la par  tie     cylindrique    de la     matrice    dans     laquelle    fonction  nent les plongeurs.

   Le mouvement du plongeur ou  des plongeurs qui fournit     cette    matière de remplis  sage supplémentaire et le mouvement du plongeur  ou des plongeurs qui fournit la     surface    supplémen  taire du tube sont réglés de telle manière que cha  cun     transfère    de la partie     fournisseuse    de la cavité de  matrice à la partie d'expansion de la cavité de ma  trice la quantité requise de matière de     remplissage     et de     surface    de tube en relation correctement réglée  dans le temps, ou coordonnée.

   Dans     certains    cas, les  plongeurs fournissant la matière de     remplissage    au  ront une course plus longue que les plongeurs four  nissant les     surfaces    de tube, et dans d'autres cas, les  plongeurs fournissant la surface de tube à la cavité  d'expansion auront une course plus longue que les  plongeurs fournissant la matière de remplissage.  Cela dépendra de la     forme    du raccord qui est refoulé.  Dans chaque cas, le volume de la matière de rem  plissage dans le tube doit toujours être au moins  égal, et de préférence un peu plus grand, que le vo  lume de la partie du tube mise en forme dans la  cavité d'expansion.  



  On observera que la pression est appliquée aux  extrémités de la matière formant noyau, et aux ex  trémités de la matière du tube au moyen de plon  geurs.     Les    plongeurs se meuvent à des vitesses rela  tives telles que le taux de déplacement de la matière  de remplissage est proportionnel au taux de change  ment de la     surface    de la matière du tube. L'emploi  de plongeurs de cette manière est une     particularité     importante et possède de réels avantages sur l'em  ploi de la pression hydraulique pour     cet    usage.

   Il  évite la nécessité de prévoir des fermetures étanches  à la haute pression comme     celles    qui sont nécessaires  quand on emploie la pression     hydraulique    pour faire  mouvoir la matière du noyau ou du tube. De plus,  c'est un problème relativement simple d'appliquer la  force nécessaire à ces plongeurs. Par exemple, une  charge de trente     tonnes    ou plus peut être facilement  appliquée aux plongeurs au moyen de presses hy  drauliques ou mécaniques classiques.     Il.    serait très  difficile d'obtenir une     force    liquide d'environ trente  tonnes sur les extrémités de la matière du noyau.  De plus, l'emploi de liquide à ces hautes pressions  est extrêmement risqué.  



  Le tube initial avant son changement de forme  est représenté à la     fig.    4. Après la mise en forme,  le tube a l'aspect représenté à la     fig.    5. On notera  que les extrémités     ouvertes    du tube de la     fig.    5 dont  la forme a été changée ont une quantité     suffisante     de matière sur leurs surfaces     intérieures,    en 30 et 31,      pour qu'il puisse être tronçonné et alésé pour former  les     surfaces    32, 33 respectivement représentées dans  la     fig.    6.

   La branche 34 peut     être        tronçonnée    en sup  primant l'extrémité fermée pour lui donner la lon  gueur voulue. On peut de même tronçonner la bran  che 34. Comme on le voit dans les coupes des     fig.    5  et 6, l'épaisseur de la paroi du     tube    dont la forme  a été modifiée n'a aucun point ni     aucune    zone fai  ble.  



  Un exemple des dimensions d'un raccord à 450  quia été produit avec succès par le procédé illustré  est comme suit  <I>Tube initial:</I>  Longueur ........ 146     mm     Diamètre extérieur . . 25,4 mm       Epaisseur    de la paroi 1,6 mm  <I>Plongeur cylindrique</I>  Diamètre extérieur . . 15,9     mm     <I>Plongeur tubulaire</I>  Diamètre     intérieur    . . 15,9     nun          Diamètre    extérieur . . 25,4     mm     <I>Dimensions finales du tube</I>  Longueur de la partie  droite ..........

   89 mm  Chaque extrémité ou  verte alésée au diamè  tre de<B>............</B> 22,2 mm  sur une profondeur de 20,6 mm  Quoique l'appareil ait été spécifiquement décrit  comme étant applicable à la fabrication de raccords  à 450, il est clair que d'autres types de raccords, tels  que les raccords Y symétriques, et les raccords qui  ont des     branches    à     différents        autres    angles peuvent  être produits par le procédé que comprend l'inven  tion.  



  La     fig.    7 représente un circuit hydraulique des  tiné à     actionner    l'appareil. Un mécanisme de com  mande hydraulique est représenté pour chacun des  plongeurs tubulaires 16, 17, et des plongeurs cylin  driques 18, 19. La commande hydraulique du plon  geur tubulaire 16 et du     plongeur    cylindrique 18 est  identique à celle du plongeur     tubulaire    17 et du plon  geur     cylindrique    19, et l'un des groupes seulement  sera     décrit    ici.  



  Comme le montre la     fig.    7 un     cylindre    35 se  trouve près d'un côté de l'appareil, et le plongeur       tubulaire    16 a son extrémité extérieure 36 en forme  de piston monté dans le     cylindre    où il peut recevoir  un mouvement alternatif. Un     ressort    de compres  sion 37 agit entre la paroi d'extrémité du     cylindre     et le piston et tend à     maintenir    le plongeur tubulaire  16 retiré vers l'extérieur.

   Le plongeur cylindrique 18  se prolonge à l'extérieur à travers le cylindre 35 jus  que dans un cylindre 38 et son extrémité a la forme    d'un piston 39 monté     pour    recevoir un mouve  ment     alternatif    dans le cylindre 38. Un ressort à  compression 40 agit entre le piston 39 et la     paroi     d'extrémité du cylindre 38. De     l'huile    sous pression  est admise dans le cylindre 35 par un conduit 41 et  dans le cylindre 38 par un conduit 42, les conduits  41 et 42 étant     reliés    à la même source 43     d'huile     sous pression. Des soupapes 44, 45 règlent le courant  d'huile vers les cylindres 35, 38 respectivement.  L'huile des cylindres est vidangée par les conduits  46, 47.

    



  Des soupapes de décompression 48, 49 sont  montées sur chacun des conduits 46, 47 respective  ment,     ce    qui permet de régler la pression maximum  appliquée aux plongeurs.  



       Il    est évident que la     résistance    élastique qui est  appliquée dans la cavité     dans    laquelle le     tube    est re  formé ou dilaté peut être réalisée par un-autre moyen  que par le dispositif à plongeur et ressort repré  senté.  



  On peut par exemple utiliser un coussin de caout  chouc, un coussin     pneumatique    ou hydraulique ou  un autre moyen permettant d'appliquer une résis  tance élastique.



  Method for converting a metal tube and apparatus for carrying out this method The present invention comprises a method for converting a metal tube and an apparatus for carrying out this method.



  A process is known for making T and cross tube fittings starting from standard commercial tubes, filling the tube with plastic, placing the tube and its filling in an extrusion die, and then applying pressure to the ends of the tube and the filling to force the tube and the filling into the die.



  The method has been found to be very useful and has been applied successfully, but it has limitations in that the tube and the filling both advance together and at the same speed. This required some of the filling to be extruded out of the tube while the tube is squeezed and the filling to the desired shape.



  Swiss Patent No. 327382 describes a method and apparatus for producing shape changes in metal tubes by filling the tube with a plastic material and then applying pressure to the end of the tube and pressing. the filling material to force the change of shape of the tube, and in which the rate of advance of the filling material in the tube and the rate of advance of the tube by these pressures is coordinated to provide the correct amount of filler material to produce the change in shape and the desired amount of tubing to provide the surface area necessary to cover the changed shape. This method also has several limitations.

   When it is applied to put the metal tube into shapes for which the change in shape is excessive or irregular, it has been found that the material of the tube may be too thin or may even break during shaping. . For example, in the manufacture of parts such as Y to 45 fittings, T's with long legs, or symmetrical Y's, the tube material may be too thin or may break.



  The present invention aims to provide a process and an apparatus for its implementation by means of which a metal tube can be transformed into a fitting without excessively thinning it or without breaking it.



  To this end, the method according to the invention for transforming a metal tube into a fitting, one branch of which forms an angle of less than 90 ° with another branch, is characterized in that a metal tube with open ends containing a core of material is placed. plastic in a cavity of a die having a first part corresponding to the shape and dimensions of the tube and a second part forming an angle of less than 900 with the first part and having

  the shape and dimensions which are to be given to a part of the tube, in that an independent force is applied to each end of the tube by means of a tubular plunger in each end of said first part of the cavity for moving the ends of the tube towards each other, by applying an independent force to each end of said core by means of a cylindrical plunger mounted in each tube plunger to effect a relative telescopic movement with respect to said tubular plunger,

      in that one moves the tubular plunger, which is opposed to said second part of the cavity over a greater distance than the other tubular plunger, in that simultaneously each cylindrical plunger is moved axially by a distance such that the material of the core is forced into said second part of the cavity at a speed proportional to the speed at which material of the tube is forced into this second part of the cavity,

   and in that an elastic resistance is applied to the pushing action of this tube in the second part of the cavity after the start of the pushing action in this second part.



  The apparatus for carrying out this method, which the invention comprises, is characterized in that it comprises a matrix having a cavity comprising a first tubular part and a second tubular part intersecting the first part between its ends, their axes forming an angle of about 450, tubular plungers for applying a force to a tube located in the first part of the cavity, means for independently controlling the force and movement of each of said tubular plungers,

   the tubular plunger opposite said second part of the cavity, in which the tube is formed, being capable of being moved at a speed greater than that at which the other tubular plunger is moved, cylindrical plungers for applying a force at each end of a core inside said tube, these cylindrical plungers being telescopically disposed in each of said tubular plungers, means for independently controlling the force and movement of each of said cylindrical plungers,

   and means mounted in said second part of the cavity and capable of applying an elastic resistance to said tube while it is forced therein.



  The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus which the invention comprises. FIG. 1 shows said embodiment of the apparatus, the tube and the filling material being shown in section, at the start of shaping.



  Fig. 2 is a view similar to that of FIG. 1, showing the apparatus with the tube and the filler partially shaped.



  Fig. 3 is a view similar to that of FIG. 1, showing the apparatus with the tube and the filling material in the final shaping state.



  Fig. 4 is a partial section of the tube before giving it a new shape.



  Fig. 5 is a partial section of the tube after having given it a new shape.



  Fig. 6 is a section through the tube in its new form, after cutting and reaming.



  Fig. 7 is a schematic sectional view of a device making it possible to apply the pressures, including the hydraulic circuit. Referring to fig. 1, a tube 10, the shape of which is to be changed, is made of a suitable metal or alloy, having the physical properties such as ductility, malleability and plasticity which make it suitable for stretching or pressing. For example, the tube can be copper, aluminum, nickel, magnesium and alloys of these metals, steel, brass, Monel metal, and nickel-chromium alloys and stainless steel.

   The process is also applicable to seamless tubes and welded tubes.



  The term tube or tubular used herein includes tubes of various cross-sectional shapes, such as circular, square, and polygonal.



  A suitable filler 11 is provided in the tube 10. The filler can be pre-melted and poured into the tube 10, or else melted in place in the tube 10. The filler should be solid and should be able to squeeze out. flow under pressure. In addition, the filler must not cause physical or chemical changes detrimental to the metal with which the tube is made. In practice, the Woods metal (alloys of bismuth, lead, tin and sometimes cadmium) has been found to be very suitable.

   Lead alone or an alloy of lead (55%) and bismuth (45%) are also satisfactory fillers. In addition, it has been found that rubber of the so-called swelling type gives satisfactory results.



  The tube 10 containing the filler material 11 is placed in a die 12. In the die shown, it is desired to form a Y-fitting at 450, and the die therefore has coaxial cylindrical cavities 13, 14, communicating with a branch. che or cavity 15. The axis of the cavity 15 forms an angle of 450 with the axis of the cavities 13, 14. The diameters of the cylindrical cavities 13, 14 and 15 are substantially equal. Tubular plungers 16 and 17 rest on the ends of the tube 10. Cylindrical plungers 18, 19 are mounted in a tee lescopic fashion in the tube plungers 16, 17 respectively and rest on the ends of the filling material. 11.

   As seen in fig. 1, the wall thickness of the tubular plungers 16, 17 is preferably greater than the wall thickness of the tube 10, and the tubular plungers 16, 17 have a shoulder at 20, 21 for engaging the protrusion in the tube. end of the tube 10.



  A piston 22 is disposed in the cylindrical cavity 15 and comprises a piston rod 23 exiting to the outside and passing through a fixed support 24. The pis ton is resiliently held in the cylindrical cavity 15 by a spring 25 placed between the piston. 22 and the fixed support 24. The position of the piston and the prior compression of the spring 25 can be adjusted by a nut 26 screwed onto the end of the rod 23.



  One half of die 12 is shown, but the other half is exactly the same, and is bolted, tightened, or otherwise secured to the half shown, after tube 10 and filler 11 have been inserted. in place.



  Plungers 16, 17, 18 and 19 can be actuated by any suitable mechanism, such as the hydraulic pistons which are described herein.



  The tubular plungers 16 and 17 advance towards each other, thereby applying pressure to the ends of the tube 10, and, simultaneously, the cylindrical plungers 18, 19 advance towards each other.



  When the tube is forced back into the cylindrical cavity 15, its end in the cavity touches the piston 22, which resiliently resists the continued movement of the tube, causing the tube to expand or push sideways. of the tubular cavity 15. As pressure continues to be applied, and the tube expands further in the tubular cavity, the spring 25 is gradually compressed by the movement of the piston 22 outwardly of the cylindrical cavity 15, and applies a gradually increasing force to the end of the tube contained in the cavity.



  As the tube material and filling material are forced outwardly into the limb cavity 15, the tube material which expands in the limb cavity 15 tends to thin; and this tendency is greatest in the region of the closed end of the repressed branch. If this branch is allowed to expand freely, the rounded end will rupture. The elastic resistance of the udder 22 serves to delay the backflow at the extreme tip of the upset part to allow the side walls to fill the cavity 15 of the limb.

    The tendency of the tube to thin excessively is also reduced by pushing the tubular plunger 17 to a greater axial length than the tubular plunger 16 (see Fig. 3), so that the part of the upset branch which the larger wall area receives sufficient tube material from the adjacent end of the tube. The resulting shaped tube does not have excessively thin sections which can be easily broken.



  At the start of the shaping operation, the end of the piston 22 is preferably a short distance from the opening of the cylindrical cavity 15 in communication with the cavities 13, 14, so that its resistant action is not can occur until the tube and the filling have advanced a small distance into the cavity 15. The distance and the compression of the spring depend on the nature of the metals and the dimensions of the metal tube.



  In the change of shape of the tube described above, it is seen that the part of the tube and the filling which is initially in the expansion cavity undergoes a change of surface and a change of volume. This increase in the volume of the filling material, and this increase in the surface area of the tube is provided by the part of the filling material and of the tube which is located in the cylindrical part of the die in which the plungers operate.

   The movement of the plunger or plungers which provides this additional filling material and the movement of the plunger or plungers which provides the additional area of the tube are controlled such that each transfers from the supplying part of the die cavity to the expansion part of the matrix cavity the required amount of filling material and tube surface in properly time-regulated, or coordinated relationship.

   In some cases the plungers supplying the fill material to the expansion cavity will have a longer stroke than the plungers supplying the tube surfaces, and in other cases the plungers supplying the tube surface to the expansion cavity will have a longer stroke. longer than the plungers supplying the filling material. This will depend on the shape of the fitting being forced out. In each case, the volume of the filling material in the tube should always be at least equal, and preferably somewhat larger, than the volume of the portion of the tube shaped in the expansion cavity.



  It will be observed that pressure is applied to the ends of the core material, and to the ends of the tube material by means of plungers. The plungers move at relative speeds such that the rate of displacement of the filler material is proportional to the rate of change of the material surface area of the tube. The use of plungers in this way is an important feature and has real advantages over the use of hydraulic pressure for this purpose.

   It obviates the need for high pressure tight closures such as those required when using hydraulic pressure to move core or tube material. In addition, it is a relatively simple problem to apply the necessary force to these divers. For example, a load of thirty tons or more can be easily applied to the divers by means of conventional hydraulic or mechanical presses. He. it would be very difficult to achieve a liquid force of about thirty tons on the ends of the core material. In addition, the use of liquid at these high pressures is extremely risky.



  The initial tube before its change of shape is shown in fig. 4. After shaping, the tube looks as shown in FIG. 5. Note that the open ends of the tube of FIG. 5 which has been changed in shape have a sufficient amount of material on their inner surfaces, at 30 and 31, so that it can be cut and bored to form the surfaces 32, 33 respectively shown in FIG. 6.

   The branch 34 can be cut by removing the closed end to give it the desired length. The branch 34 can also be cut off. As can be seen in the sections of FIGS. 5 and 6, the wall thickness of the tube whose shape has been changed has no points or weak areas.



  An example of the dimensions of a 450 fitting which has been successfully produced by the illustrated process is as follows <I> Initial tube: </I> Length ........ 146 mm Outside diameter. . 25.4 mm Wall thickness 1.6 mm <I> Cylindrical plunger </I> External diameter. . 15.9 mm <I> Tubular plunger </I> Internal diameter. . 15.9 nun Outside Diameter. . 25.4 mm <I> Final dimensions of the tube </I> Length of the straight part ..........

   89 mm Each end or green reamed to a diameter of <B> ............ </B> 22.2 mm to a depth of 20.6 mm Although the apparatus has been specifically described As being applicable to the manufacture of 450 fittings, it is clear that other types of fittings, such as symmetrical Y fittings, and fittings which have branches at different other angles can be produced by the process included in the invention.



  Fig. 7 shows a hydraulic circuit of the tines to actuate the device. A hydraulic control mechanism is shown for each of tubular plungers 16, 17, and cylinder plungers 18, 19. The hydraulic control of tubular plunger 16 and cylindrical plunger 18 is identical to that of tubular plunger 17 and plunger. cylindrical geur 19, and only one of the groups will be described here.



  As shown in fig. 7 a cylinder 35 is located near one side of the apparatus, and the tubular plunger 16 has its outer end 36 in the form of a piston mounted in the cylinder where it can receive reciprocating motion. A compression spring 37 acts between the end wall of the cylinder and the piston and tends to keep the tubular plunger 16 withdrawn outward.

   The cylindrical plunger 18 extends outwardly through the cylinder 35 into a cylinder 38 and its end is in the form of a piston 39 mounted to receive reciprocating motion in the cylinder 38. A compression spring 40 acts. between the piston 39 and the end wall of the cylinder 38. Pressurized oil is admitted into the cylinder 35 through a conduit 41 and into the cylinder 38 through a conduit 42, the conduits 41 and 42 being connected to the same source 43 of pressurized oil. Valves 44, 45 regulate the flow of oil to cylinders 35, 38 respectively. The oil in the cylinders is drained through lines 46, 47.

    



  Pressure relief valves 48, 49 are mounted on each of the conduits 46, 47 respectively, which allows the maximum pressure applied to the plungers to be adjusted.



       It is evident that the elastic resistance which is applied in the cavity in which the tube is reformed or expanded can be achieved by means other than by the plunger and spring device shown.



  It is for example possible to use a rubber cushion, a pneumatic or hydraulic cushion or other means making it possible to apply an elastic resistance.

 

Claims (1)

REVENDICATION I Procédé pour transformer un tube métallique en un raccord dont une branche forme avec une autre branche un angle inférieur à 900, caractérisé en ce qu'on place un tube métallique à extrémités ouvertes contenant un noyau en matière plastique dans une cavité d'une matrice présentant une première partie correspondant à la forme et aux dimensions du tube et une seconde partie faisant un angle inférieur à 904 avec la première partie et ayant la forme et les dimensions qui doivent être données à une partie du tube, CLAIM I Method for transforming a metal tube into a fitting, one branch of which forms an angle of less than 900 with another branch, characterized in that a metal tube with open ends containing a plastic core is placed in a cavity of a die having a first part corresponding to the shape and dimensions of the tube and a second part forming an angle of less than 904 with the first part and having the shape and dimensions which must be given to a part of the tube, en ce qu'on applique une force indépen dante à chaque extrémité du tube à l'aide d'un plon geur tubulaire dans chaque extrémité de ladite pre mière partie de la cavité pour déplacer l'une vers l'autre les extrémités du tube, en ce qu'on applique une force indépendante à chaque extrémité dudit noyau à l'aide d'un plongeur cylindrique monté dans chaque plongeur tubulaire pour effectuer un mou vement télescopique relatif par rapport audit plon geur tubulaire, en ce qu'on déplace le plongeur tu bulaire, qui est opposé à ladite seconde partie de la cavité sur une plus grande distance que l'autre plon geur tubulaire, in that an independent force is applied to each end of the tube by means of a tubular plunger in each end of said first part of the cavity to move the ends of the tube towards each other, in that an independent force is applied to each end of said core by means of a cylindrical plunger mounted in each tubular plunger to effect a relative telescopic movement with respect to said tubular plunger, in that the plunger is moved tu bular, which is opposed to said second part of the cavity over a greater distance than the other tubular plunger, en ce qu'on déplace simultanément chaque plongeur cylindrique axialement d'une dis tance telle que de la matière du noyau est refoulée dans ladite seconde partie de la cavité à une vitesse proportionnelle à la vitesse à laquelle de la matière du tube est refoulée dans cette seconde partie de la cavité, et en ce qu'on applique une résistance élas tique à l'action de refoulement de ce tube dans la seconde partie de la cavité après le début de l'action de refoulement dans cette seconde partie. SOUS-REVENDICATIONS 1. in that each cylindrical plunger is simultaneously moved axially a distance such that material of the core is forced into said second part of the cavity at a speed proportional to the speed at which material of the tube is forced through this second part of the cavity, and in that an elastic resistance is applied to the pushing action of this tube in the second part of the cavity after the start of the pushing action in this second part. SUB-CLAIMS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on augmente progressivement ladite résis tance élastique pendant que le refoulement dans la dite seconde partie de la cavité progresse. 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on règle la grandeur et le taux d'applica tion de la force appliquée au noyau par les plon geurs cylindriques avec le taux de mouvement des plongeurs tubulaires et l'application de la résistance élastique au refoulement de telle façon que la quan tité de matière de remplissage amenée à la seconde partie de la cavité suffit à produire un changement de la forme du tube métallique et en ce que suffisam ment de matière du tube est amenée pour couvrir la surface intérieure de ladite seconde partie de la cavité sans que le tube se rompe. Process according to Claim I, characterized in that said elastic resistance is gradually increased as the discharge in said second part of the cavity progresses. 2. Method according to claim I, characterized in that the magnitude and rate of application of the force applied to the core by the cylindrical plungers is adjusted with the rate of movement of the tubular plungers and the application of resistance. resilient to discharge so that the amount of filling material supplied to the second part of the cavity is sufficient to produce a change in the shape of the metal tube and in that sufficient material of the tube is supplied to cover the inner surface of said second part of the cavity without the tube breaking. REVENDICATION II Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend une matrice ayant une cavité comprenant une pre mière partie tubulaire et une seconde partie tubu laire intersectant la première partie entre ses extré mités, leurs axes formant un angle d'environ 45(l, des plongeurs tubulaires pour appliquer une force à un tube situé dans la première partie de la cavité, des moyens pour commander indépendamment la force et le mouvement de chacun desdits plongeurs tubu laires, CLAIM II Apparatus for carrying out the method according to claim I, characterized in that it comprises a die having a cavity comprising a first tubular part and a second tubular part intersecting the first part between its ends, their axes. forming an angle of about 45 °, tubular plungers for applying force to a tube located in the first part of the cavity, means for independently controlling the force and movement of each of said tubular plungers, le plongeur tubulaire opposé à ladite seconde partie de la cavité dans laquelle le tube est formé étant susceptible d'être déplacé à une vitesse supé rieure à celle à laquelle est déplacé l'autre plongeur tubulaire, des plongeurs cylindriques pour appliquer une force à chaque extrémité d'un noyau à l'intérieur dudit tube, ces plongeurs cylindriques étant disposés de façon télescopique dans chacun desdits plongeurs tubulaires, des moyens pour commander indépen damment la force et le mouvement de chacun des dits plongeurs cylindriques, et des moyens montés dans ladite seconde partie de la cavité et suscepti bles d'appliquer une résistance élastique audit tube tandis qu'il y est refoulé. SOUS-REVENDICATION 3. the tubular plunger opposite said second part of the cavity in which the tube is formed being capable of being moved at a speed greater than that at which the other tubular plunger is moved, cylindrical plungers to apply a force to each end of a core inside said tube, these cylindrical plungers being telescopically disposed in each of said tubular plungers, means for independently controlling the force and movement of each of said cylindrical plungers, and means mounted in said second part of the cavity and liable to apply elastic resistance to said tube as it is forced into it. SUB-CLAIM 3. Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce que les moyens susceptibles d'appliquer ladite résistance élastique comprennent un plongeur cylin drique disposé dans la seconde partie de la cavité, des moyens formant une butée dans cette cavité et un ressort hélicoïdal disposé entre le plongeur et cette butée et produisant une résistance augmentant pro gressivement à l'encontre du mouvement de ce plon geur l'éloignant de ladite première partie de la ca vité. Apparatus according to Claim II, characterized in that the means capable of applying said elastic resistance comprise a cylindrical plunger arranged in the second part of the cavity, means forming a stop in this cavity and a helical spring arranged between the plunger and this abutment and producing a resistance increasing progressively against the movement of this plunger away from said first part of the cavity.
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