Procédé pour la fabrication d'un tuyau La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un. tuyau dont la paroi comprend au moins deux couches de matière. Celles-ci peuvent être relativement épaisses: par rapport au diamètre du tuyau, de sorte que celui-ci est apte à résister à une pression intérieure relativement élevée et qu'il est, par ailleurs, d'une structure robuste.
Le but de l'invention est de réaliser un procédé dans lequel les surfaces extérieures du tuyau inté rieur se trouvent en contact avec les surfaces inté rieures du tuyau extérieur.
Le procédé selon. la présente invention est carac térisé en ce qu'on introduit dans un tronçon de tube une bande de matière dont les bords longitudinaux sont disposés en regard l'un de l'autre de manière à laisser entre eux une fente, après quoi on réduit le diamètre de l'ensemble au moins jusqu'à ce que les tranches, en regard de ladite bande soient en contact.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en ouvre du procédé selon l'invention.
Dans ce dessin La fig. 1 est une coupe transversale d'un. tuyau extérieur soudé.
La fig. 2 est une vue du tuyau extérieur après avoir subi sa première opération.
La fig. 3 montre une bande recourbée placée à l'intérieur du tuyau extérieur.
La fig. 4 est une coupe transversale agrandie montrant le revêtement sur la bande intérieure. La fig. 5 est une vue montrant le tuyau compo site après l'opération, d'étirage.
La fig. 6 est une vue analogue à la fig. 5, mon trant le tuyau après le traitement thermique, toutes les interfaces, étant liées entre elles.
La fig. 7 est une vue du tuyau terminé, étiré à la grosseur voulue. Dans ladite mise en oeuvre du procédé, on com- mence par former un tuyau extérieur 1. Un tuyau de ce genre est représenté à la fig. 1. Il est formé, de préférence, en partant d'une bande de métal tel que, par exemple, un acier approprié. Les bords de la bande s'appliquent l'un contre l'autre et ils. sont réunis par une soudure représentée en 2.
Le tuyau soudé présente un cordon intérieur 3 formé par du métal déplacé sous l'effet de la chaleur et de la pres sion lorsqu'on exécute la soudure 2. L'extérieur du tuyau peut aussi présenter un cordon formé par du métal déplacé sous l'effet de la chaleur. Ce cordon, toutefois, peut facilement être enlevé par usinage ; il est enlevé sur la fig. 1. Ce tuyau soudé peut être exécuté sur une machine électrique à souder les tuyaux, connue des hommes du métier.
On soumet ensuite le tuyau 1 à une opération d'étirage. Le tuyau est étiré à travers une matrice et sur un mandrin. Le but principal de cet étirage du tuyau est de façonner exactement les surfaces intérieures, en déplaçant le métal du cordon inté rieur 3. Ainsi, les surfaces intérieures du tuyau 1 sont lisses sur toute sa circonférence.
On insère alors une bande de métal, désignée en 5, dans le tuyau 1. Cette bande de métal peut avoir une forme recourbée, généralement circulaire, mais ses bords ne se touchent pas. Au contraire, les bords sont maintenus écartés, comme on le voit en 6. La bande 5 est revêtue d'un métal de liaison, au moins sur sa face extérieure, comme on le voit en 8, mais, de préférence, sur ses deux faces, intérieure et exté rieure, le revêtement intérieur étant représenté en 9.
La phase suivante du procédé consiste à sou mettre le tuyau composite, tel qu'il est représenté sur la fig. 3, à une opération de resserrement. Cette opération consiste à étirer le tuyau composite à tra vers une matrice qui appuie sur les surfaces exté rieures et en réduit le diamètre. Cette opération s'ef fectue sans: mandrin intérieur. Dans cette opération de resserrement, l'épaisseur des parois des éléments du tuyau composite ne se trouve pas matériellement réduite. On peut employer d'autres procédés que le resserrement pour réduire le diamètre du tuyau com posite.
On peut obtenir la réduction du diamètre du tuyau par estampage ou par laminage. Toutefois, la réduction des dimensions du tuyau 1 est telle que l'ébauche recourbée intérieure 5 est pressée en forme entière de tuyau, les bords de la bande @ 5 s'appli quant l'un contre l'autre et venant en contact inter- facial comme on le voit en 11.
Les surfaces exté rieures du tuyau intérieur 5 et les surfaces intérieu res du tuyau extérieur 1 viennent en contact serré interfacial, comme on le voit en 12. Cette opération de resserrement est bien connue des hommes du métier et une représentation de la matrice ou des matrices de resserrement ou de filage n'est pas nécessaire.
Le tuyau composite étant ainsi formé, on le sou met à un traitement thermique. Lorsqu'on utilise du cuivre ou un métal à braser, ce traitement thermique est couramment considéré comme un brasage. On fait passer une longueur du tuyau composé, de pré férence dans le sens de la longueur, à travers une zone de chauffage où la température transmise au tuyau est suffisamment élevée pour faire fondre le métal de liaison. Une partie du métal de liaison, lorsqu'il fond, s'écoule par capillarité entre les inter faces 11.
Une partie du métal de liaison entre les interfaces 11 peut venir du revêtement extérieur 8 ou du revêtement intérieur 9. Dans le cas du cuivre, plus les interfaces en 11 et 12 sont amenées en contact serré entre elles, plus la soudure résultante est bonne, et il semble que plus les bords sont serrés l'un contre l'autre, plus la-tendance du cuivre fondu à s'écouler entre eux est grande.
Le tuyau étant ainsi formé, il se trouve achevé. On peut le réduire à toute grosseur voulue, par exemple au moyen d'une opération de resserrement ou de filage dans laquelle, comme il a été indiqué ci-dessus, le tuyau est étiré à travers une matrice qui appuie sur les surfaces extérieures pour réduire le diamètre extérieur du tuyau. Ce resserrement réduit le diamètre intérieur, mais il n'affecte pas matériellement l'épaisseur de la paroi. Il est estimé qu'il peut- être avantageux de don ner un, exemple de grandeurs et de diamètres du tuyau, bien qu'on ne soit évidemment pas limité aux grandeurs indiquées.
On peut exécuter le tuyau soudé de la fig. 1 avec un diamètre extérieur original d'environ 16 mm, l'épaisseur de la paroi étant d'environ 1,25 mm. Ce tuyau est étiré par la matrice et le mandrin de ré duction, par exemple à un diamètre extérieur de 13,6 mm et à une épaisseur de paroi d'environ 1,05 mm. La bande 5 peut avoir une largeur d'en viron 29 mm et une épaisseur d'environ 0,9 mm. Le revêtement de cuivre, lorsqu'on utilise du cuivre, peut être d'environ 60 g par mètre carré de surface. On peut soumettre ensuite le tuyau composite de la fig. 3 à une opération de resserrement jusqu'à ce que le diamètre extérieur varie entre 11 mm et 11,5 mm.
Le tuyau terminé et réduit, comme on le voit sur la fig. 7, peut avoir un diamètre extérieur d'environ 5,6 mm, une épaisseur de paroi d'environ 1,7 mm et un diamètre intérieur de 2,2 mm. La température de l'opération de brasage, lorsqu'on utilise du cuivre avec des tuyaux en acier, peut être d'environ 11200 C.
Il est préférable que les surfaces devant venir en contact interfacial et devant être liées soient net toyées avant l'insertion, de la bande 5 dans le tuyau extérieur, pour enlever l'huile, les poussières, les oxydes et autres corps étrangers. L'épaisseur défini tive de la paroi du tuyau peut être déterminée faci lement, en choisissant l'épaisseur voulue de la bande pour former le tuyau intérieur.
Le tuyau extérieur peut être en métal ferreux tel qu'un acier approprié, et le tuyau intérieur peut, de même, être en acier, avec un revêtement de cuivre, avant le traitement thermique, sur ses surfaces exté rieure et intérieure. On peut employer des matières autres que l'acier, ainsi qu'un métal de liaison'autre que le cuivre.
Le tuyau extérieur ou le tuyau inté rieur peut être en métal Mortel, au cas où l'on dési rerait que le tuyau présente une résistance élevée à la corrosion, soit à l'intérieur, soit à l'extérieur, et la matière de liaison peut être, par exemple, de la bra sure ou un métal de soudure, notamment une sou dure dite dure pouvant être un alliage d'argent sus ceptible de résister à des températures relativement élevées.
Etant donné qu'une seule opération de brasage réunit toutes les interfaces, c'est-à-dire les interfaces du tuyau intérieur et du tuyau extérieur et les inter faces des bords rapprochés du tuyau intérieur, il n'y a pas d'insuffisance de métal de liaison. Ceci est particulièrement important lorsqu'on utilise du cui vre comme métal de liaison.
Lorsqu'on effectue plus d'un traitement thermi que ou opération de brasage sur des tuyaux qui sont en métal ferreux, et que le métal de liaison est du cuivre, ce dernier peut diffuser de telle façon dans le métal ferreux, pendant la période de temps com plémentaire de la deuxième ou opération de brasage suivante, que le joint aux interfaces se trouve appau vri en cuivre et, de ce fait, affaibli. Il peut en résul ter la séparation des interfaces. Par conséquent, l'opération de brasage unique est un facteur im portant.
Il y a lieu de signaler également que les inter faces des bords du tuyau intérieur, lorsque ce tuyau est en acier, peuvent être partiellement réunies par soudure, c'est-à-dire que les surfaces d'interfaces 11 peuvent présenter quelques parties qui montrent un accroissement de la grosseur du grain de métal fer reux dans les interfaces. Il semble que cela soit dû au fait que les interfaces au joint bout à bout sont amenées en contact serré et que la pression n'est pas entièrement supprimée au cours de l'opération de brasage.
Toutefois, cela n'a aucune influence sur le taux de résistance du tuyau. D'autres. parties des interfaces sont pressées ensemble et le métal de bra sure entoure complètement tout endroit où apparait une croissance de la grosseur du grain de métal fer reux dans les interfaces.
Le tuyau qu'on vient de décrire est considéré comme un tuyau pour hautes pressions. -Cependant, le tuyau, avec sa paroi à plusieurs épaisseurs liées entre elles, convient pour le transport de fluides sous des pressions relativement hautes comme, par exem ple, dans les dispositifs, d'injection de combustible des moteurs à combustion interne. En outre, le tuyau a d'ailleurs une structure robuste et il est avan tageux là où l'on a besoin de constructions robustes. Le tuyau présente une grande sécurité contre les fuites, grâce à la combinaison d'une soudure et d'une brasure.
Selon une variante de mise en oeuvre du pro cédé, on peut partir d'un tube formé par une bande de métal courbée transversalement de manière que ses bords longitudinaux se touchent, ces bords n'étant cependant pas encore réunis entre eux comme c'est le cas pour le tuyau représenté à la fig. 1. On introduit dans ce tube une bande de métal, revêtue de métal de liaison, également courbée transversa lement et dont les bords longitudinaux sont disposés en regard l'un de l'autre de manière à laisser entre eux une fente comme c'est le cas pour la bande 5 représentée à la fig. 3.
Ensuite, on fixe l'un à l'autre les bords en contact de la bande constituant le tube extérieur, puis on resserre le tuyau composite obtemi en l'étirant à travers une matrice, et on le soumet à un traitement thermique, comme dans la mise en oeuvre illustrée par le dessin.
A method of manufacturing a pipe The present invention relates to a method of manufacturing a. pipe whose wall comprises at least two layers of material. These can be relatively thick: compared to the diameter of the pipe, so that the latter is able to withstand a relatively high internal pressure and that it is, moreover, of a robust structure.
The object of the invention is to provide a method in which the outer surfaces of the inner pipe are in contact with the inner surfaces of the outer pipe.
The process according to. the present invention is charac terized in that a strip of material is introduced into a section of tube, the longitudinal edges of which are arranged facing each other so as to leave a slot between them, after which the diameter of the assembly at least until the slices facing said strip are in contact.
The appended drawing illustrates, by way of example, an implementation of the method according to the invention.
In this drawing Fig. 1 is a cross section of a. welded outer pipe.
Fig. 2 is a view of the outer pipe after having undergone its first operation.
Fig. 3 shows a curved strip placed inside the outer pipe.
Fig. 4 is an enlarged cross section showing the coating on the inner strip. Fig. 5 is a view showing the composite pipe after the stretching operation.
Fig. 6 is a view similar to FIG. 5, showing the pipe after heat treatment, all interfaces, being linked together.
Fig. 7 is a view of the finished pipe stretched to the desired size. In said implementation of the method, the first step is to form an outer pipe 1. A pipe of this type is shown in FIG. 1. It is preferably formed from a strip of metal such as, for example, a suitable steel. The edges of the tape are pressed against each other and they. are joined by a weld shown at 2.
The welded pipe has an internal bead 3 formed by metal displaced under the effect of heat and pressure when performing the weld 2. The outside of the pipe may also have a bead formed by metal displaced under the weld. effect of heat. This bead, however, can easily be removed by machining; it is removed in fig. 1. This welded pipe can be performed on an electric pipe welding machine known to those skilled in the art.
The pipe 1 is then subjected to a stretching operation. The pipe is stretched through a die and over a mandrel. The main purpose of this stretching of the pipe is to exactly shape the inner surfaces, moving the metal of the inner bead 3. Thus, the inner surfaces of the pipe 1 are smooth over its entire circumference.
A metal strip, designated 5, is then inserted into the pipe 1. This metal strip may have a curved shape, generally circular, but its edges do not touch. On the contrary, the edges are kept apart, as seen at 6. The strip 5 is coated with a bonding metal, at least on its outer face, as seen at 8, but preferably on both sides. faces, interior and exterior, the interior coating being shown at 9.
The next phase of the process consists in underlining the composite pipe, as shown in fig. 3, to a tightening operation. This operation consists of stretching the composite pipe through a die which presses on the exterior surfaces and reduces their diameter. This operation is carried out without: inner mandrel. In this tightening operation, the thickness of the walls of the elements of the composite pipe is not materially reduced. Methods other than tightening can be used to reduce the diameter of the composite pipe.
The reduction in the diameter of the pipe can be achieved by stamping or rolling. However, the reduction in the dimensions of the pipe 1 is such that the inner curved blank 5 is pressed into an entire pipe shape with the edges of the strip 5 pressing against each other and coming into contact with each other. facial as seen in 11.
The outer surfaces of the inner pipe 5 and the inner surfaces of the outer pipe 1 come into tight interfacial contact, as seen at 12. This tightening operation is well known to those skilled in the art and one illustration of the die or dies. tightening or spinning is not necessary.
The composite pipe being thus formed, it is subjected to a heat treatment. When using copper or a metal to be brazed, this heat treatment is commonly referred to as brazing. A length of the composite pipe is passed, preferably lengthwise, through a heating zone where the temperature transmitted to the pipe is high enough to melt the bond metal. Part of the bond metal, when it melts, flows by capillary action between the inter faces 11.
Part of the bonding metal between the interfaces 11 may come from the outer coating 8 or from the inner coating 9. In the case of copper, the more the interfaces at 11 and 12 are brought into close contact with each other, the better the resulting weld. and it appears that the tighter the edges are against each other, the greater the tendency of molten copper to flow between them.
The pipe being thus formed, it is completed. It can be reduced to any size desired, for example by means of a tightening or spinning operation in which, as indicated above, the pipe is stretched through a die which presses on the outer surfaces to reduce the outside diameter of the pipe. This constriction reduces the inside diameter, but it does not materially affect the wall thickness. It is believed that it may be advantageous to give an example of sizes and diameters of the pipe, although one is obviously not limited to the sizes shown.
The welded pipe of fig. 1 with an original outer diameter of about 16mm, the wall thickness being about 1.25mm. This pipe is stretched by the die and the reducing mandrel, for example to an outside diameter of 13.6 mm and a wall thickness of about 1.05 mm. The strip 5 may have a width of about 29 mm and a thickness of about 0.9 mm. The copper coating, when using copper, can be about 60 g per square meter of surface. It is then possible to submit the composite pipe of FIG. 3 to a tightening operation until the outer diameter varies between 11 mm and 11.5 mm.
The finished and reduced pipe, as seen in fig. 7, may have an outer diameter of about 5.6mm, a wall thickness of about 1.7mm, and an inner diameter of 2.2mm. The temperature of the brazing operation, when using copper with steel pipes, can be about 11200 C.
It is preferable that the surfaces to come into interfacial contact and to be bonded are cleaned before inserting the strip into the outer pipe to remove oil, dust, oxides and other foreign matter. The defined thickness of the pipe wall can be easily determined by choosing the desired thickness of the strip to form the inner pipe.
The outer pipe may be of ferrous metal such as a suitable steel, and the inner pipe may likewise be of steel, with a copper coating, prior to heat treatment, on its outer and inner surfaces. Materials other than steel can be used, as well as a bond metal other than copper.
The outer pipe or the inner pipe can be of Mortal metal, in case the pipe is desired to have a high resistance to corrosion, either inside or outside, and the bonding material. can be, for example, sour bra or a weld metal, in particular a so-called hard sou which can be a silver alloy capable of withstanding relatively high temperatures.
Since a single brazing operation brings together all the interfaces, that is to say the interfaces of the inner pipe and the outer pipe and the inter faces of the close edges of the inner pipe, there is no shortage of bond metal. This is particularly important when using copper as the bonding metal.
When more than one heat treatment or brazing operation is carried out on pipes which are made of ferrous metal, and the bond metal is copper, the latter may diffuse in such a way into the ferrous metal, during the period of additional time of the second or following soldering operation, that the joint at the interfaces is depleted in copper and, therefore, weakened. This may result in the separation of interfaces. Therefore, the single soldering operation is an important factor.
It should also be noted that the inter faces of the edges of the inner pipe, when this pipe is made of steel, can be partially joined by welding, that is to say that the interface surfaces 11 can have some parts which show an increase in the grain size of iron metal in the interfaces. This appears to be due to the fact that the interfaces at the butt joint are brought into tight contact and the pressure is not entirely removed during the brazing operation.
However, this has no influence on the resistance rate of the pipe. Others. parts of the interfaces are pressed together and the bra sure metal completely surrounds any place where growth of iron metal grain size occurs in the interfaces.
The pipe just described is considered to be a high pressure pipe. -However, the pipe, with its wall of several thicknesses linked together, is suitable for the transport of fluids under relatively high pressures such as, for example, in the devices, fuel injection of internal combustion engines. In addition, the pipe has a sturdy structure besides and it is advantageous where sturdy constructions are required. The pipe is very safe against leaks, thanks to the combination of solder and solder.
According to a variant of the implementation of the process, it is possible to start from a tube formed by a strip of metal curved transversely so that its longitudinal edges touch each other, these edges not being however yet joined together as is. the case for the pipe shown in fig. 1. Is introduced into this tube a metal strip, coated with connecting metal, also curved transversely and whose longitudinal edges are arranged facing each other so as to leave between them a slit as is the case for the strip 5 shown in FIG. 3.
Next, the contacting edges of the strip constituting the outer tube are fixed to each other, then the obtained composite pipe is tightened by stretching it through a die, and subjected to a heat treatment, as in the implementation illustrated by the drawing.