Procédé et machine pour la fabrication d'un tuyau cintrable ou flexible
à partir d'un tube lisse par emboutissage d'une onde hélicoïdale
L'invention est relative à un procédé pour la fabrication d'un tuyau cintrable ou flexible à partir d'un tube lisse par emboutissage d'au moins une onde hélicoïdale continue.
On connaît déjà un procédé et un dispositif grâce auquel un tuyau ondulé à spires hélicoïdales est obtenu à partir d'un tube rigide lisse par déformation progressive d'un tube rigide métallique en tuyau cintrable ou flexible à ondes hélicoïdales, à l'aide d'un outillage constitué: - à l'intérieur du tube rigide, par un arbre support ter
miné par une vis à pas progressif dont le filet est
remplacé par une succession de billes destinées à
repousser hélicoidalement le métal vers l'extérieur; - à l'extérieur du tube par une cage, comportant des
galets à écartement progressif, qui viennent embou
tir le métal hélicoïdalement vers l'intérieur entre les
chemins tracés par la vis intérieure;
;
Les deux parties de l'outillage agissent simultanément sur la même région de l'ouvrage par deux sections radiales de directions opposées et elles tournent simultanément et à même vitesse autour du tube d'origine qui, lui, est fixe en rotation.
Les principaux inconvénients en sont: grand porte-à-faux de l'arbre support interne qui
donne naissance à des couples de torsion et entraîne
un réglage très délicat des outillages, pour éviter le
vrillage du tube à l'introduction dans la cage; - faible vitesse de fabrication, en raison des temps
morts dus à la faible longueur de l'ouvrage; - grandes exigences de qualité et de tolérance, notam
ment en ce qui concerne le centrage des tubes d'ori
gine qui doivent être des tubes étirés sans soudure
ou soudés réétirés;
agression du métal par la vis interne; - coût élevé de l'outillage en lui-même.
On connaît aussi un procédé dans lequel la déformation du tube est obtenue par une section extérieure radiale et par une action extérieure en direction sensiblement axiale, cette dernière étant réalisée par une pression que l'on exerce en bout de tube, afin de comprimer les spires obtenues par la première action et en diminuer le pas, mais ce mode opératoire exige l'utilisation d'un mandrin, ce qui exclut toute possibliité d'usiner d'une manière continue.
Or, la titulaire a reconnu qu'il est possible de déformer un cylindre creux, sans soutien intérieur, si ce cylindre creux est totalement enveloppé par un moule extérieur, porteur du profil, ce dernier devant être calculé pour assurer la progressivité régulière de la déformation afin d'assurer d'abord la déformation par l'action extérieure radiale puis par une action extérieure en direction axiale, par contact permanent de l'outil avec la partie tubulaire à déformer, quand on donne au cylindre et au moule un mouvement relatif de rotation et de translation en direction axiale.
En conséquence, l'invention consiste d'abord en un procédé de fabrication d'un tuyau cintrable ou flexible par emboutissage, à partir d'un tube lisse, d'au moins une onde hélicoïdale continue, caractérisé en ce que la déformation en forme d'onde du tube de départ est obtenue continûment en maintenant le tube enveloppé dans un moule extérieur et en exerçant sur ce tube, par la forme des parois internes du moule, d'abord une action continue de direction radiale, puis une action de direction axiale, appliquée continûment sur les flancs de l'onde continue, déjà obtenue par la première déformation.
De même, l'invention comporte une machine pour la mise en oeuvre du procédé défini cidessus, caracté risée en ce qu'elle comporte un premier outil usiné dans la masse, de forme générale interne conique et convergente dans le sens de l'avance, dont les parties actives ont une forme hélicoïdale à pas constant.
Il est possible de déformer un cylindre creux, sans soutien intérieur, si ce cylindre creux est totalement enveloppé par un moule extérieur, porteur du profil, ce dernier devant être calculé pour assurer la progressivité régulière de la déformation afin d'assurer la déformation par l'action extérieure radiale et l'action extérieure en direction axiale par contact permanent avec la partie tubulaire à déformer, quand on donne au cylindre et au moule un mouvement relatif de rotation et de translation en direction axiale.
Mais un mode de réalisation de l'invention dans lequel les deux opérations, c'est-à-dire l'emboutissage et le serrage, seraient effectuées simultanément par le même outil, augmenterait considérablement les difficultés de mise au point et d'usinage et donc le prix de revient de l'outillage et, dans la plupart des cas, entraînerait un écrouissage trop brusque de la matière de l'ouvrage.
C'est pourquoi le dispositif de mise en oeuvre pré- féré du procédé comportera au moins et de préférence deux parties: - une première partie assure l'emboutissage de pro
fondeur progressive en direction radiale centripète,
de manière à fournir au moins deux spires hélicoï
dales concaves par rapport à la surface extérieure
du tube lisse d'origine; - la seconde partie assure la compression des flancs
opposés de la spire convexe constituée dans et par
l'intervalle des deux spires concaves résultant de
l'opération précédente.
Un des ouvrages caractéristiques du mode opératoire selon l'invention est de permettre le forage de tubes à parois beaucoup plus minces que ce qui a été jusqu'ici réalisé, c'est-à-dire inférieures au dixième de millimètre.
Cette compression sera de préférence progressive.
Selon un mode de réalisation préféré, l'outil d'em-, boutissage constituant la première partie de l'outillage est constitué par un outil en forme d'écrou, c'est-à-dire d'un manchon torsadé, dont le filetage interne présente, un diamètre d'alésage régulier décroissant.
Ce filetage, selon la profondeur de l'emboutissage à obtenir et la progressivité désirée, peut comporter un ou plusieurs tours.
Le second outil, qui a pour fonction de plier progressivement l'onde créée par la première opération, est également une sorte d'écrou dont les filets ont: - un diamètre d'alésage constant égal au diamètre d'alé
sage à la sortie du premier écrou, de manière à ne
plus exercer aucune action radiale d'emboutissage; - un pas de préférence régulièrement dégressif pour
provoquer le serrage des flancs des ondes; - et, pour autant qu'il soit besoin, un diamètre à fond
de filet régulièrement croissant.
L'outillage peut comporter un troisième outil, dont la fonction est simplement de contrôler le finissage; il sera constitué par un simple écrou dont le filetage aura un pas et des diamètres d'alésage et à fond de filet constants.
n convient de se rendre cependant compte que l'usinage est possible, tout au moins pour certaines matières constitutives du tube de départ, en n'utilisant que le premier et le troisième écrou, auxquels revient alors la fonction de serrage, mais alors le serrage est extrêmement brutal, et, dans le cas général, il conviendra de conserver le deuxième écrou qui assure la progressivité du serrage, réduisant presque à néant la fonction du troisième écrou.
Grâce à ce dispositif et aux variantes qu'il autorise, l'invention est applicable avec des tubes ou feuillards en toute matière déformable, soit en métal, soit en matière artificielle.
Les opérations d'emboutissage etlou de serrage, en particulier dans le cas d'utilisation au départ de tubes en matière artificielle thermoplastiques, peut exiger de prévoir des dispositifs de réchauffage adéquats pour porter l'ouvrage à la température de travail convenable.
Les deux parties, ou les trois parties de l'outillage, pourront être usinées dans un seul bloc, ou être seulement assemblées entre elles.
Il résulte de ce qui précède: - que, dans une machine existante, le nouvel appareil
lage peut être substitué à l'ancien; - que l'arbre de support interne et ses inconvénients
disparaissent, notamment l'agression interne du mé
tal, le danger de vrillage, la nécessité de partir d'un
tube sans soudure ou soudé; - que l'outillage en forme d'écrou est bien moins oné
reux que la cage utilisée jusqu'ici; - que le réglage relatif des outils internes et externes
disparaît; - qu'il devient possible non seulement de partir de
tubes soudés, mais encore de feuillards que l'on soude
en continu pour former le tube d'origine; - que l'opération peut devenir continue.
L'opération n'est pas limitée à l'obtention d'une
forme d'onde d'allure sinusoïsidale. On peut en effet
modifier le profil des filets du filetage des écrous.
On donnera ci-après un exemple préféré de mise en
oeuvre du procédé objet de l'invention.
Dans le dessin joint, la figure unique représente, en coupe axiale, un outillage en trois parties, l'ouvrage étant vu lui-même en élévation.
L'outillage représenté comporte les trois outils assemblés désignés par les références 1, 2 et 3. Le bloc des outils 1, 2, 3 d'une part, et l'ouvrage 4, sont animés d'un mouvement relatif de rotation par rapport à l'axe XX', par tout dispositif convenable, non représenté, le bloc étant fixé en translation de manière à assurer l'avance de l'ouvrage.
Le taraudage de l'écrou 1 est à pas constant, mais le diamètre d'alésage est régulièrement décroissant, comme on le voit sur la coupe en 5, 6, 7 et 8.
Le taraudage de l'écrou 2 a un diamètre d'alésage constant, comme on le voit sur la coupe en diamètre à fond de filets est, dans le présent exemple, 9 et 10, le croissant, comme on le voit en 11 et 12.
Le taraudage de l'écrou 3 est à diamètres d'alésage et de fond de filets constants et à pas constant, ainsi que représenté.
Le fonctionnement est le suivant:
Le mode de travail le plus avantageux que l'invention permet de mettre en oeuvre est de laisser l'outil immobile en translation et de faire tourner soit l'outil, soit l'ouvrage, ceci à l'encontre des procédés antérieurs, ce qui permet d'avoir des tubes de longueur quelconque, et beaucoup plus grande que dans les procédés connus.
En partant même d'un feuillard que l'on soude avant sa pénétration dans l'outil, on peut opérer pratiquement en continu. La rotation de l'ouvrage provoque son avancement dans l'outillage immobile.
Le premier outil crée des ondes hélicoïdales de profondeur progressivement croissante, de pas constant.
Le second outil provoque le serrage des ondes en agissant sur leur flancs, et réalise ainsi un pas progressivement décroissant.
Le troisième outil n'a, en raison de la présence du second outil, qu'un rôle restreint, puisqu'il n'agit ni sur le pas, ni sur la profondeur des ondes.
On remarquera que, en principe, les filets des trois outils doivent théoriquement se raccorder, l'extrémité du précédent coïncidant avec le début du suivant.
On aura intérêt, par un usinage spécial, à atténuer la discontinuité de la courbure, au point de raccordement.
On remarquera à ce sujet que, dans leur assemblage, les trois outils ne s'appliquent pas nécessairement les uns sur les autres par des surfaces planes, perpendiculaires à l'axe de rotation.
D'autre part, il est possible de décaler légèrement l'un par rapport à l'autre, par une rotation relative, les extrémités des deux filetages à raccorder.
En combinant ces deux remarques, on atténue la discontinuité dans une mesure telle qu'un usinage de retouche peut être dans beaucoup de cas évité et en tout cas réduit son importance.
Method and machine for manufacturing a bendable or flexible pipe
from a smooth tube by stamping a helical wave
The invention relates to a process for manufacturing a bendable or flexible pipe from a smooth tube by stamping at least one continuous helical wave.
A method and a device are already known by which a corrugated pipe with helical turns is obtained from a smooth rigid pipe by progressive deformation of a rigid metal tube into a bendable or flexible pipe with helical waves, using a tool consisting of: - inside the rigid tube, by a support shaft ter
undermined by a progressive screw whose thread is
replaced by a succession of balls intended for
helicoidally push the metal outwards; - outside the tube by a cage, comprising
progressively spaced rollers, which come
shooting the metal helically inward between the
paths traced by the inner screw;
;
The two parts of the tool act simultaneously on the same region of the structure by two radial sections of opposite directions and they rotate simultaneously and at the same speed around the original tube which, for its part, is fixed in rotation.
The main disadvantages are: large overhang of the internal support shaft which
gives rise to torsional torques and causes
a very delicate adjustment of the tools, to avoid
twisting of the tube on introduction into the cage; - low production speed, due to the times
deaths due to the short length of the structure; - high standards of quality and tolerance, in particular
ment regarding the centering of the original tubes
gine which must be seamless drawn tubes
or welded re-stretched;
aggression of the metal by the internal screw; - high cost of the tooling itself.
A method is also known in which the deformation of the tube is obtained by a radial outer section and by an outer action in a substantially axial direction, the latter being produced by a pressure which is exerted at the end of the tube, in order to compress the turns. obtained by the first action and reduce the pitch, but this operating mode requires the use of a mandrel, which excludes any possibility of machining continuously.
However, the licensee recognized that it is possible to deform a hollow cylinder, without internal support, if this hollow cylinder is completely enveloped by an external mold, carrying the profile, the latter having to be calculated to ensure the regular progress of the deformation. in order to ensure first the deformation by the radial external action then by an external action in the axial direction, by permanent contact of the tool with the tubular part to be deformed, when the cylinder and the mold are given a relative movement of rotation and translation in axial direction.
Consequently, the invention consists first of all in a method of manufacturing a bendable or flexible pipe by stamping, from a smooth tube, at least one continuous helical wave, characterized in that the deformation in the form wave of the starting tube is obtained continuously by keeping the tube wrapped in an external mold and by exerting on this tube, by the shape of the internal walls of the mold, first a continuous action of radial direction, then an action of direction axial, applied continuously on the flanks of the continuous wave, already obtained by the first deformation.
Likewise, the invention comprises a machine for implementing the method defined above, characterized in that it comprises a first tool machined in the mass, of generally conical internal shape and convergent in the direction of advance, whose active parts have a helical shape with constant pitch.
It is possible to deform a hollow cylinder, without internal support, if this hollow cylinder is completely enveloped by an external mold, carrying the profile, the latter having to be calculated to ensure the regular progress of the deformation in order to ensure the deformation by the radial external action and external action in the axial direction by permanent contact with the tubular part to be deformed, when the cylinder and the mold are given a relative movement of rotation and translation in the axial direction.
But an embodiment of the invention in which the two operations, that is to say the stamping and the clamping, are carried out simultaneously by the same tool, would considerably increase the difficulties of focusing and machining and therefore the cost price of the tool and, in most cases, would result in too abrupt hardening of the material of the work.
This is why the preferred device for carrying out the process will comprise at least and preferably two parts: a first part ensures the stamping of pro
progressive foundry in a centripetal radial direction,
so as to provide at least two helical turns
dales concave with respect to the outer surface
original smooth tube; - the second part ensures the compression of the sides
opposites of the convex coil formed in and by
the interval of the two concave turns resulting from
the previous operation.
One of the characteristic works of the operating mode according to the invention is to allow the drilling of tubes with much thinner walls than what has been achieved hitherto, that is to say less than a tenth of a millimeter.
This compression will preferably be progressive.
According to a preferred embodiment, the crimping tool constituting the first part of the tool consists of a tool in the form of a nut, that is to say of a twisted sleeve, of which the internal thread has a decreasing regular bore diameter.
This thread, depending on the depth of the stamping to be obtained and the desired progressiveness, may include one or more turns.
The second tool, which has the function of gradually bending the wave created by the first operation, is also a kind of nut whose threads have: - a constant bore diameter equal to the bore diameter
wise at the exit of the first nut, so as not to
no longer exert any radial stamping action; - a step preferably regularly decreasing for
cause the flanks of the waves to tighten; - and, if necessary, a full diameter
steadily growing fillet.
The tooling may include a third tool, the function of which is simply to control the finishing; it will consist of a simple nut, the thread of which will have a pitch and constant bore and root diameters.
However, it should be noted that machining is possible, at least for certain materials constituting the starting tube, by using only the first and the third nut, to which then returns the function of tightening, but then the tightening is extremely brutal, and, in the general case, it will be advisable to keep the second nut which ensures the progressiveness of the tightening, reducing to almost nothing the function of the third nut.
Thanks to this device and to the variants which it allows, the invention is applicable with tubes or strips of any deformable material, either metal or artificial material.
The stamping and / or tightening operations, in particular in the case of use starting from tubes made of thermoplastic artificial material, may require the provision of adequate heating devices to bring the work to the suitable working temperature.
The two parts, or the three parts of the tool, can be machined in a single block, or only be assembled together.
It follows from the foregoing: - that, in an existing machine, the new machine
the age can be substituted for the old one; - that the internal support shaft and its disadvantages
disappear, in particular the internal aggression of the
tal, the danger of twisting, the need to start from a
seamless or welded tube; - that tooling in the form of a nut is much less expensive
more than the cage used so far; - that the relative adjustment of internal and external tools
disappears; - that it becomes possible not only to start from
welded tubes, but still strips that are welded
continuously to form the original tube; - that the operation can become continuous.
The operation is not limited to obtaining a
sinusoidal waveform. We can indeed
modify the thread profile of the nut thread.
A preferred example of implementation will be given below.
implementation of the method which is the subject of the invention.
In the attached drawing, the single figure represents, in axial section, a tool in three parts, the work itself being seen in elevation.
The tool shown comprises the three assembled tools designated by the references 1, 2 and 3. The block of tools 1, 2, 3 on the one hand, and the work 4, are driven in a relative movement of rotation with respect to to the axis XX ', by any suitable device, not shown, the block being fixed in translation so as to ensure the advance of the work.
The tapping of nut 1 is at constant pitch, but the bore diameter is regularly decreasing, as seen in the section at 5, 6, 7 and 8.
The thread of the nut 2 has a constant bore diameter, as seen on the bottom thread diameter cut is, in this example, 9 and 10, the crescent, as seen at 11 and 12 .
The tapping of the nut 3 is with constant bore and bottom diameters of threads and at constant pitch, as shown.
The operation is as follows:
The most advantageous working mode that the invention makes it possible to implement is to leave the tool stationary in translation and to rotate either the tool or the structure, this contrary to the prior methods, which allows to have tubes of any length, and much greater than in the known methods.
Even starting from a strip which is welded before it enters the tool, it is possible to operate practically continuously. The rotation of the work causes it to advance in the stationary tool.
The first tool creates helical waves of progressively increasing depth, of constant pitch.
The second tool causes the waves to be clamped by acting on their sides, and thus achieves a progressively decreasing pitch.
The third tool has, due to the presence of the second tool, only a limited role, since it acts neither on the pitch nor on the depth of the waves.
It will be noted that, in principle, the threads of the three tools must theoretically connect, the end of the preceding one coinciding with the beginning of the following one.
It will be advantageous, by special machining, to attenuate the discontinuity of the curvature at the connection point.
It will be noted in this regard that, in their assembly, the three tools do not necessarily apply to each other by plane surfaces, perpendicular to the axis of rotation.
On the other hand, it is possible to offset each other slightly, by relative rotation, the ends of the two threads to be connected.
By combining these two remarks, the discontinuity is reduced to such an extent that rework machining can in many cases be avoided and in any case reduce its importance.