EP0225262B1 - Procédé de formage de filets hélicoidaux à flanc d'inclinaison nulle ou négative - Google Patents

Procédé de formage de filets hélicoidaux à flanc d'inclinaison nulle ou négative Download PDF

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EP0225262B1
EP0225262B1 EP86420265A EP86420265A EP0225262B1 EP 0225262 B1 EP0225262 B1 EP 0225262B1 EP 86420265 A EP86420265 A EP 86420265A EP 86420265 A EP86420265 A EP 86420265A EP 0225262 B1 EP0225262 B1 EP 0225262B1
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EP
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thread
flank
roller
inclination
process according
Prior art date
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EP86420265A
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Inventor
Charles Marcon
Jean Poullain
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Escofier Technologie Sa SA
Escofier Technologie SAS
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Escofier Technologie Sa SA
Escofier Technologie SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/04—Making by means of profiled-rolls or die rolls

Definitions

  • the process which is the subject of the invention relates to the production of helical threads of which at least one of the sides has a zero or negative inclination on solid or hollow bodies of revolution.
  • hollow bodies it relates to the production of threads on the exterior or interior walls. It most often relates to the production of end threads on metal tubes which are assembled by screwing.
  • the method applies not only to the production of cylindrical helical threads but also conical threads. (see FR-A-1 362 818).
  • Figure 1 shows in axial half-section a body of revolution (1) of axis XI-XI on the outer wall of which have been traced a few threads of a helical thread (2).
  • the two opposite flanks of the thread such as (3, 4) are flanks which are said to have a positive inclination.
  • these flanks arranged in V relative to each other meet at the bottom of the thread in (6). If we pass through this point (6) a radius of the body of revolution (5) we see that if we travel this radius from point (6) towards the outside of the thread, i.e. in the direction of the arrow, we move away from the sides (3) and (4).
  • these sides are said to have a positive inclination. Note that the same definition applies to a thread formed on the inner wall of a hollow body of revolution.
  • FIG. 2 If the threads shown in FIG. 1 are cut by a plane P1 perpendicular to a tangent to the helix of the thread (2) and passing through the intersection (6) of the spoke (5) with the bottom of the thread, the radius ( 5) therefore being contained in this plane, FIG. 2 is obtained.
  • This plane (P1) intersects the sides of the net considered in (7) and (8) along their generatrices.
  • These generatrices are, in the case of FIG. 2, straight lines but can have various shapes depending on the types of threads. Also it is necessary to consider the angles of inclination of the flanks of the net such as (7) or (8) at any points of their generatrices such as (M) or (N). At each of these points the angle of inclination of the generator is the angle formed by a tangent thereto at this point with a parallel to the radius (5) passing through this point.
  • angles (a) and ( ⁇ ) are positive because by moving parallel to the radius (5) contained in the cutting plane, starting, respectively, from point (M) or point (N) towards the outside of the thread, that is to say in the direction of the arrows carried at the ends of the straight lines (5 ') and (5 "), we deviate from the tangents to the generatrices plotted sn these points.
  • Helical threads with positive side threads are the most used because they are the easiest to produce. This is the case, for example, for threads conforming to the international S.I. system, the opposite sides of which each have a positive inclination of 30 ° with respect to a radius.
  • connection breakage exists for example in the case of pipes comprising tubes of large diameter and small thickness which support high tensile forces.
  • FIG. 3 The cutting planes (P2), (P3) are, as in the case of FIG. 2, planes perpendicular respectively to a tangent to the helix of the corresponding thread (9), (10) and containing the radius (13), (14) of the body of revolution which intersects in (11), (12) the bottom of the thread.
  • the generatrices of the flank sides (15, 16) are straight and parallel to the radius (13). The tangents at any point of these generatrices therefore merge with them, and are therefore also parallel to the radius (13).
  • the generatrices (17) and (18) of the flanks of the threads are rectilinear and therefore merge with their tangents. If we pass through any point (P) of the generator (17) a parallel (14 ') to the radius (14) it makes with the generator (17) an angle (a1); this angle is positive and therefore the thread flank corresponding to a positive angle inclination (a1). On the other hand, a parallel (14 ") to the radius (14) passing through any point (S) of the generator (18) makes a negative angle (j31) with it. Indeed if we cross the line (14") from point (S) towards the outside of the thread, i.e.
  • This flank of the thread therefore has a negative angle inclination (131). It is often said that it is a side of the net with an undercut.
  • the process for producing, on the external wall of bodies of revolution, and also in the case of hollow bodies of revolution on the internal wall, helical threads comprising a side with zero or negative inclination which is the subject of the invention , consists in carrying out, in a first phase, by a method such as machining, rolling or other, a helical thread whose opposite flanks of each thread both have a positive inclination and in a second phase , is carried out, by means of a forming, on the side of the net that will be loaded in use, a plastic deformation without removal of material during which the said side is driven decreasingly from the base to the top in order to obtain a zero or negative tilt.
  • the forming means used is preferably a roller of revolution mounted freely in rotation on an axis inclined by an angle between 10 ° and 80 ° relative to a plane perpendicular to a radius of the body of revolution, which radius intersects the bottom of the thread in the vicinity of the bearing zone of the roller on the side of the thread.
  • the generator of the edge of the roller which is in abutment against the flank of the thread, makes with an angle between 0 and -30 ° with this same radius of the body of revolution.
  • the axis of the roller is in a plane perpendicular to a tangent to the helix of the thread, in the bearing zone of the roller on the side of the thread.
  • the generator of the edge of the roller which causes the plastic deformation of the side of the thread is connected with a second forming zone whose generator is in abutment on the outer edge of the thread.
  • these two generators make an angle between them of about 50 to 100 °. It is thus possible to control the profile of the bead which tends to form by plastic deformation at the outer edge of the thread during the forming of the thread flank by the roller. You can also control the profile of this bead, or eliminate it by any suitable method such as lathe machining, milling with another.
  • the end edge of the roller is given a rounded profile and there is exerted on this roller, by means of the axis on which it is mounted free in rotation, sufficient thrust so that the profile of this edge d he end is reproduced in the connection zone between the thread end and the side whose inclination has been transformed.
  • Fig. 5 Hollow body on which a thread is produced according to the first phase of the process according to the invention.
  • Fig. 6 Hollow body on which the second phase of the process according to the invention is carried out.
  • Fig. 7 Variant of execution of the second phase of the method according to the invention using a roller allowing the control of the outer edge of the net.
  • Figures 5 and 6 show an embodiment of the method according to the invention in the case of the realization, on the outer wall of a hollow body of revolution (19), a thread having a side capable of being loaded , with negative tilt.
  • This hollow body is made of a material capable of being plastically deformed, such as a metallic material.
  • a thread In a first phase, or produces by a suitable process, such as lathe machining, a thread, a section of which is shown in FIG. 5.
  • the cutting plane is, as in the case of FIGS. 2 to 4, perpendicular to a tangent to the helix at the bottom of the thread at (20), at the intersection of the bottom of the thread with the radius (21).
  • the point (22) is itself at the intersection of the axis of the hollow body (19) with the section plane, this axis and this plane forming between them an angle equal to the angle of propeller.
  • the opposite flanks (23, 24) of the threads have a positive inclination and are therefore easy to produce.
  • the generator (24) of the side intended to be loaded in use has an actual angle of inclination (p2) relative to a parallel (21 ") to the radius (21) which passes through the foot of this generator, bottom of the net.
  • This angle (p2) is positive. It is the same for the generator (23) of the opposite flank which makes a positive angle (a2) with a parallel (21 ') to the radius (21), which passes through the foot of this generator.
  • a roller (26) is made to roll against the generatrix of the flank intended to be loaded by exerting sufficient pressure to deform this flank and give it an undercut, that is to say ie a negative tilt.
  • the roller (26) is mounted free in rotation on an axis (X2-X2) which is in the plane of the figure, which is perpendicular to the tangent to the propeller at the bottom of the thread at point (27) of intersection of this bottom of the net by the radius (25).
  • this axis (X2-X2) is inclined at an angle (6) relative to a plane perpendicular to this radius, the trace of which is shown in (28).
  • One of the objects of the invention is the structure and the particular characteristics of the rollers used for implementing the method according to the invention.
  • this roller (26) has a frustoconical wall whose generator (29) is inclined so as to push back the sidewall (24) decreasingly from the base to the top, giving it a negative inclination.
  • the negative angle (p3) made by the generator (29) relative to a parallel (25 ') to the radius (25), which passes through the foot of this generator, is that which is imparted to the loaded side after passage of the roller .
  • the axis (X2-X2) of the roller (26) is carried by a suitable means which makes it possible, relatively, to perform a double synchronized movement of rotation around the body (19) and of translation parallel to the axis of this body, so that the generator (29) uniformly pushes the sidewall (24) at (32) giving it the desired negative inclination.
  • the end edge (30) of the roller is rounded so as to connect the thread end to the modified side (32).
  • a bead (31) is formed on the outer edge of the net. This bead must most often be then removed by any means, such as lathe machining or milling.
  • the angle (p2) of positive inclination, given by machining to the flank (24), then the angle of negative inclination (p3), given to this same flank in (32) by the generator (29) of the roller ( 26), are determined according to the characteristics of the material which constitutes the body of revolution. Most often, the angle (B2) is about 1 to 20 ° and the angle ( ⁇ 3) is about 0 to 30 °.
  • the angle of inclination 8 of the roller axis is between 10 and 80 ° and, most often, between 30 and 60 °. It is determined according to the characteristics of the thread that it is a question of working, so as to produce a roller whose profile is such that it can penetrate to the bottom of the thread, while having sufficient compactness to withstand the forces which imposed on him.
  • FIG. 7 shows a roller of revolution (33) mounted freely in rotation on an axis X3-X3, used to give a negative inclination to the flank loaded with a thread (34) produced on the outer wall of a hollow body of revolution (35).
  • This roller comprises a first forming zone, substantially frustoconical, the generator (36) of which is inclined so as to push back the sidewall (37) of net giving it a negative angle inclination (p4).
  • the plane of Figure 7 contains the radius (38) of the body of revolution (35) which intersects the bottom of the thread at (39). This plane is perpendicular to the tangent to the helix of the thread at the bottom of the thread passing through this point of intersection (39).
  • the axis X3-X3 is inclined at an angle (81) relative to a plane perpendicular to the radius (38), the plane of which the trace is shown in (40).
  • the roller has a second zone of forming, substantially frustoconical, whose generator (41) is connected to the generator (36). It is noted that these two substantially frustoconical zones are opposed by their small base thus forming an annular groove of substantially triangular section.
  • the second generator (41) is oriented so as to give the outside edge of the net the desired profile.
  • the pressure it exerts on this edge makes it possible to equalize the bead which tends to form by plastic displacement of the metal under the action of the first generator of the roller on the side of the thread.
  • This bead is thus given the form of an extra thickness (42) regularly distributed over the outer edge of the net. This regularity of distribution generally makes it possible to avoid subsequent machining.
  • the generators such as (36) and (41) are substantially rectilinear and form an angle between them of about 50 to 90 °.
  • the two phases which make it possible to carry out the process according to the invention can be carried out consecutively by means of integrated equipment, or on the contrary be carried out by means of different equipment operating in the same place or in different places.
  • the method can be applied to threads of standardized types having flanks with positive inclination produced on current industrial products, which will be modified during the execution of the second phase of the method according to the invention.
  • the method applies not only to the execution of cylindrical threads, such as those described in the examples, but also to the execution of conical threads. It applies in particular to the production of cylindrical or conical threads of ends on tubes, in particular on tubes relatively thin compared to their diameter, said threads being intended to participate in the junction of these tubes.

Landscapes

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Description

  • Le procédé qui fait l'objet de l'invention concerne la réalisation de filetages helicoïdaux dont au moins l'un des flancs présente une inclinaison nulle ou négative sur des corps de révolution pleins ou creux. Dans le cas des corps creux il concerne la réalisation de filetages sur les parois extérieures ou intérieures. Il concerne le plus souvent la réalisation de filetages d'extrémités sur des tubs métalliques qui sont assemblés par vissage. Le procédé s'applique non seulement à la réalisation de filetages hélicoïdaux cylindriques mais aussie coniques. (voin FR-A-1 362 818).
  • Les figures 1 à 4 aident à mieux comprendre les caractéristiques générales des filetages hélicoïdaux et l'état de la technique concernant la réalisation de tels filetages.
    • La figure 1 est une demi-coupe axiale d'un tube muni d'un filetage hélicoïdal dont les flancs de filet sont à inclinaison positive.
    • La figure 2 est une vue du tube fileté de la figure 1 en demi-coupe suivant un plan perpendiculaire à une tangente à un filet.
    • La figure 3 est une vue en demi-coupe suivant un plan perpendiculaire à une tangente à un filet d'un filetage à filets carrés.
    • La figure 4 est comme la figure 3 une vue en demi-coupe d'un filetage comportant des filets dont l'un des flancs est à inclinaison négative.
  • La figure 1 représente en demi-coupe axiale un corps de révolution (1) d'axe XI-XI sur la paroi extérieure duquel ont été tracés quelques filets d'un filetage hélicoïdal (2). Dans le cas d'un tel filetage, les deux flancs de filet en regard tels que (3, 4), sont des flancs qui sont dits à inclinaison positive. En effet ces flancs disposés en V l'un par rapport à l'autre se rejoignent à fond de filet en (6). Si on fait passer par ce point (6) un rayon du corps de révolution (5) on constate que si on parcourt ce rayon à partir du point (6) en direction de l'extérieur du filetage, c'est-à-dire dans le sens de la flèche, on s'écarte des flancs (3) et (4). On dit par définition que ces flancs présentent une inclinaison positive. On remarque que la même définition s'applique à un filetage formé sur la paroi intérieure d'un corps creux de révolution.
  • La seule différence qu'on constate dans ce cas est que, en parcourant un rayon depuis le fond de filet en direction de l'extérieur du filetage, on se rapproche de l'axe du corps de révolution au lieu de s'en éloigner.
  • Si on coupe les filets représenté à la figure 1 par un plan P1 perpendiculaire à une tangente à l'hélice du filetage (2) et passant par l'intersection (6) du rayon (5) avec le fond de filet, le rayon (5) étant donc contenu dans ce plan, on obtient la figure 2. Ce plan (P1) coupe les flancs du filet considéré en (7) et (8) suivant leurs génératrices. Ces génératrices sont, dans le cas de la figure 2, des droites mais peuvent présenter des formes diverses suivant les types de filetages. Aussi il y a lieu de considérer les angles d'inclinaison des flancs de filet tels que (7) ou (8) en des points quelconques de leurs génératrices tels que (M) ou (N). En chacun de ces points l'angle d'inclinaison de la génératrice est l'angle formé par une tangente à celle-ci en ce point avec une parallèle au rayon (5) passant par ce point.
  • Dans le cas de la figure 2, on voit que l'angle d'inclinaison du flanc de filet (7) au point (M) est égal à l'angle (a) formé par la tangente à la génératrice de ce flanc de filet en ce point avec la parallèle (5') au rayon (5), passant par ce point. De même l'angle d'inclinaison du flanc de filet (8) au point (N) est l'angle (p) formé par la tangente à la génératrice de ce flanc de filet en ce point avec la parallèle (5") au rayon (5), passant par ce point. Ces angles (a) et (β) sont positifs car en se déplaçant parallèlement au rayon (5) contenu dans le plan de coupe, à partir, respectivement, du point (M) ou du point (N) en direction de l'extérieur du filetage, c'est-à-dire dans le sens des flèches portées aux extrémités des droites (5') et (5"), on s'écarte des tangentes aux génératrices tracées sn ces points.
  • Les filetages hélicoïdaux comportant des filets à flancs positifs, tels que ceux qui viennent d'être décrits, sont les plus utilisés car les plus faciles à réaliser. C'est le cas par exemple des filetages conformes au système international S.I. dont les flancs opposés ont chacun une inclinaison positive de 30° par rapport à un rayon.
  • Ces filetages, comportant des flancs à inclinaison positive, ont cependant l'inconvénient d'une tenue mécanique insuffisante pour certaines applications. C'est le cas par exemple de la jonction vissée de deux corps creux de révolution comportant l'un, à l'une de ses extrémités, un filetage mâle et l'autre un filetage femelle correspondant engagé par vissage sur le filetage mâle.
  • Si on exerce une force de traction sur l'un des deux tubes, parallèlement à l'axe commun, tendant à le séparer de l'autre tube, on constate que la force ainsi appliquée au niveau des flancs chargés des filets comporte une composante radiale. Cette composante tend à faire glisser radialement les flancs mâle et femelle qui sont en appui l'un sur l'autre. Si les flancs sont à inclinaison positive, cette force radiale tend à accroître le diamètre de la paroi du corps creux qui comporte le filetage femelle et, au contraire, à contracter la paroi du corps creux qui comporte le filetage mâle. Dans le cas de corps creux à parois minces, la déformation radiale produite peut être telle que les filets se dégagent les uns des autres et que la liaison est alors rompue.
  • Ce risque de rupture de liaison existe par exemple dans le cas de canalisations comportant des tubes de fort diamètre et faible épaisseur qui supportent des forces de traction élevées.
  • On connaît les moyens d'éviter de tels risques. Ils consistent à utiliser des filetages dont les flancs chargés sont à inclinaison nulle ou négative. Les figures 3 et 4 donnent des exemples de tels filetages. Les plans de coupe (P2), (P3) sont, comme dans le cas de la figure 2, des plans perpendiculaires respectivement à une tangente à l'hélice du filetage correspondant (9), (10) et contenant le rayon (13), (14) du corps de révolution qui intersecte en (11), (12) le fond de filet. Dans le cas de la figure 3, les génératrices des flancs (15, 16) de filet sont rectilignes et parallèles au rayon (13). Les tangentes en un point quelconque de ces génératrices se confondent donc avec celles-ci, et sont donc également parallèles au rayon (13).
  • Il s'agit de filetages à filets dits "carrés". On comprend qu'une force de traction axiale exercée sur une liaison filetée de tubes comportant de tels filets ne peut pas comporter de composante radiale au niveau des flancs de filets.
  • Dans le cas de la figure 4, les génératrices (17) et (18) des flancs de filets sont rectilignes et se confondent donc avec leurs tangentes. Si on fait passer par un point quelconque (P) de la génératrice (17) une parallèle (14') au rayon (14) celle-ci fait avec la génératrice (17) un angle (a1); cet angle est positif et donc le flanc de filet correspondant a une inclinaison positive d'angle (a1). Par contre une parallèle (14") au rayon (14) passant par un point quelconque (S) de la génératrice (18) fait avec celle-ci un angle (j31 ) négatif. En effet si on parcourt la droite (14") à partir du point (S) en direction de l'extérieur du filetage, c'est-à-dire dans le sens de la flèche, on ne s'écarte pas du flanc de filet, mais au contraire on pénètre à l'intérieur de celui-ci. Ce flanc de filet présente donc une inclinaison négative d'angle (131). On dit souvent qu'il s'agit d'un flanc de filet présentant une contre-dépouille.
  • Si une force de traction est exercée sur une liaison filetée de tubes comportant de tels filets, et si les flancs de filets chargés sont ceux qui présentant une inclinaison négative, on constate que la composante radiale de la force de traction tend à serrer les deux filetages mâle et femelle l'un contre l'autre et donc à accroître leur interpénétration. Comme dans le cas des flancs de filets à inclinaison positive, la composante radiale est d'autant plus importante, toutes choses égales par ailleurs, que l'angle d'inclinaison négative du flanc chargé est plus grand.
  • Malgré les avantages de ces filetages à flanc chargé à inclinaison négative, leur utilisation est très limitée car ils sont particulièrement difficiles à réaliser. Dans le cas par exemple d'un usinage par tournage du flanc négatif au moyen d'un outil coupant, celui-ci présente une arête de coupe dont l'extrémité fait un angle aigu et est donc particulièrement fragile. De plus, à fond de filet, les conditions de dégagement des copeaux sont difficiles et l'état de surface obtenu est médiocre. Par ailleurs, la réalisation de tels filets par roulage n'est pas possible car les molettes utilisées doivent avoir le profil de la gorge à réaliser et ne permettant donc pas de travailler en contre-dépouille. L'expérience montre que l'utilisation de molettes dont les flancs ont des angles d'inclinaison nuls ne permet pas d'obtenir des filets carrés, mais seulement des filets ayant un angle d'inclinaison positif de quelques degrés.
  • On a recherché la possibilité de mettre au point une méthode permetant de réaliser des filetages hélicoïdaux dont les filets comportent un flanc chargé présentant une inclinaison négative ainsi qu'un excellent état de surface, en particulier dans la zone de raccordement de ce flanc négatif avec le fond de filet. On a cherché aussi une méthode, permettant d'obtenir un tel résultat, qui soit simple; rapide et économique.
  • Le procédé de réalisation, sur la paroi extérieure de corps de révolution, et aussi dans le cas de corps de révolution creux sur la paroi intérieure, de filetages hélicoïdaux comportant un flanc à inclinaison nulle ou négative, qui fait l'objet de l'invention, consiste à réaliser, dans une première phase, par une méthode telle que l'usinage, le roulage ou autre, un filetage hélicoïdal dont les flancs opposés de chaque filet présentent l'un et l'autre une inclinaison positive et dans une deuxième phase, on effectue, grâce à un moyen de formage, sur le flanc de filet que sera chargé en utilisation, une déformation plastique sans enlèvement de matière au cours de laquelle le dit flanc est refoulé de façon décroissante de la base au sommet afin d'obtenir une inclinaison nule ou négative. Le moyen de formage utilisé est, de préférence, un galet de révolution monté libre en rotation sur un axe incliné d'un angle compris entre 10° et 80° par rapport à un plan perpendiculaire à un rayon du corps de révolution, lequel rayon intersecte le fond de filet au voisinage de la zone d'appui du galet sur le flanc de filet.
  • Avantageusement, la génératrice du bord du galet, qui est en appui contre le flanc de filet, fait avec une parallèle à ce même rayon du corps de révolution un angle compris entre 0 et -30°. De préférence, l'axe du galet se trouve dans un plan perpendiculaire à une tangente à l'hélice du filetage, dans la zone d'appui du galet sur le flanc de filet. En faisant tourner d'un mouvement relatif l'axe du galet en hélice autour du corps de révolution et en maintenant le bord du galet en appui sur le flanc de filet, on provoque une déformation plastique de ce flanc dont la génératrice vient s'appliquer sur celle du galet et prend donc une inclinaison nulle ou négative comprise de préférence entre 0 et -30°. Avantageusement, la génératrice du bord du galet qui provoque la déformation plastique du flanc de filet se raccorde avec une deuxième zone de formage dont la génératrice est en appui sur le bord extérieur du filet. Avantageusement également, ces deux génératrices font entre elles un angle d'environ 50 à 100°. Il est ainsi possible de contrôler le profil du bourrelet qui tend à se former par déformation plastique au niveau du bord extérieur du filet au cours du formage du flanc de filet par le galet. On peut aussi contrôler le profil de ce bourrelet, ou l'éliminer par toute méthode convenable telle que l'usinage au tour, le fraisage au autre. Avantageusement également, on donne au bord d'extrémité du galet un profil arrondi et on exerce sur ce galet, par l'intermédiaire de l'axe sur lequel il est monté libre en rotation, une poussée suffisante pour que le profil de ce bord d'extrémité soit reproduit dans la zone de raccordement entre le fond de filet et le flanc dont l'inclinaison à été transformée.
  • Les figures et les exemples ci-après permettent de mieux comprendre, de façon non limitative, les caractéristiques du procédé et du dispositif suivant l'invention.
  • Fig. 5: Corps creux sur lequel est réalisé un filetage suivant la première phase du procédé suivant l'invention.
  • Fig. 6: Corps creux sur lequel est réalisée la deuxième phase du procédé suivant l'invention.
  • Fig. 7: Variante d'exécution de la deuxième phase du procédé suivant l'invention mettant en oeuvre un galet permettant le contrôle du bord extérieur du filet.
  • Les figures 5 et 6 montrent un mode de réalisation du procédé suivant l'invention dans le cas de la réalisation, sur la paroi extérieure d'un corps creux de révolution (19), d'un filetage comportant un flanc susceptible d'être chargé, à inclinaison négative. Ce corps creux est en un matériau capable d'être déformé plastiquement tel qu'un matériau métallique.
  • Dans une première phase, ou réalise par un procédé convenable, tel que l'usinage au tour, un filetage dont un tronçon est représenté à la figure 5. Sur cette figure, le plan de coupe est, comme dans le cas des figures 2 à 4, perpendiculaire à une tangente à l'hélice en fond de filet en (20), à l'intersection du fond de filet par le rayon (21 ). On remarque que le point (22) se trouve lui-même à l'intersection de l'axe du corps creux (19) avec le plan de coupe, cet axe et ce plan faisant entre eux un angle égal à l'angle d'hélice. Les flancs opposés (23, 24) des filets sont à inclinaison positive et donc d'une réalisation facile. On voit que la génératrice (24) du flanc destiné à être chargé en utilisation présente un angle d'inclinaison réel (p2) par rapport à une parallèle (21 ") au rayon (21) laquelle passe par le pied de cette génératrice, à fond de filet. Cet angle (p2) est positif. Il en est de même pour la génératrice (23) du flanc opposé qui fait un angle positif (a2) avec une parallèle (21') au rayon (21), laquelle passe par le pied de cette génératrice.
  • Dans une deuxième phase, comme le montre la figure 6, on fait rouler un galet (26) contre la génératrice du flanc destiné à être chargé en exerçant une pression suffisante pour déformer ce flanc et lui donner une contre-dépouille, c'est-à-dire une inclinaison négative. Pour cela, le galet (26) est monté libre en rotation sur un axe (X2-X2) qui se trouve dans le plan de la figure, lequel est perpendiculaire à la tangente à l'hélice au fond de filet au point (27) d'intersection de ce fond de filet par le rayon (25). Par ailleurs, cet axe (X2-X2) est incliné d'un angle (6) par rapport à un plan perpendiculaire à ce rayon dont la trace est représentée en (28).
  • La structure et les caractéristiques particulières des galets utilisés pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention constituent un des objets de l'invention.
  • On voit que ce galet (26) comporte une paroi tronconique dont la génératrice (29) est inclinée de façon à refouler le flanc (24) de façon décroissante de la base au sommet en lui donnant une inclinaison négative. L'angle (p3) négatif que fait la génératrice (29) par rapport à une parallèle (25') au rayon (25), laquelle passe par le pied de cette génératrice, est celui qui est conféré au flanc chargé après passage du galet. Pour effectuer un tel travail, l'axe (X2-X2) du galet (26) est porté par un moyen convenable qui permet d'effectuer, de façon relative, un double mouvement synchronisé de rotation autour du corps (19) et de translation parallèlement à l'axe de ce corps, de façon que la génératrice (29) refoule de façon uniforme le flanc (24) en (32) en lui donnant l'inclinaison négative voulue. Le bord d'extrémité (30) du galet est arrondi de façon à raccorder le fond de filet au flanc modifié (32). En même temps que le flanc (24) est refoulé par le galet en (32), un bourrelet (31) se forme sur le bord extérieur du filet. Ce bourrelet doit le plus souvent être éliminé ensuite par un moyen quelconque, tel qu'un usinage au tour ou un fraisage.
  • On utilise, pour réaliser le galet, un matériau d'une dureté suffisante pour permettre de déformer le flanc de filet sans subir lui-même de déformation. On peut utiliser pour le galet des aciers traités à hautes caractéristiques mécaniques, des carbures métalliques ou d'autres matériaux. L'angle (p2) d'inclinaison positive, donné par usinage au flanc (24), puis l'angle d'inclinaison négative (p3), donné à ce même flanc en (32) par la génératrice (29) du galet (26), sont déterminés en fonction des caractéristiques du matériau qui constitue le corps de révolution. Le plus souvent, l'angle (B2) est d'environ 1 à 20° et l'angle (β3) est d'environ 0 à 30°. L'angle d'inclinaison 8 de l'axe du galet est compris entre 10 et 80° et, le plus souvent, entre 30 et 60°. Il est déterminé en fonction des caractéristiques du filetage qu'il s'agit de travailler, de façon à réaliser un galet dont le profil soit tel qu'il puisse pénétrer à fond de filet, tout en présentant une compacité suffisante pour résister aux efforts qui lui sont imposés.
  • Au lieu d'utiliser un galet suivant l'invention, tel que celui représenté figure 6, on peut avantageusement faire appel à un galet, suivant l'invention également, qui permet de contrôler le profil du bourrelet (31) qui se forme sur le bord extérieur du filet. On voit figure 7 un galet de révolution (33) monté libre en rotation sur un axe X3-X3, utilisé pour donner une inclinaison négative au flanc chargé d'un filetage (34) réalisé sur la paroi extérieure d'un corps creux de révolution (35). Ce galet comprend une première zone de formage, sensiblement tronconique, dont la génératrice (36) est inclinée de façon à refouler le flanc (37) de filet en lui donnant une inclinaison négative d'angle (p4). Comme dans le cas de la Figure 6, le plan de la Figure 7 contient le rayon (38) du corps de révolution (35) qui intersecte le fond de filet en (39). Ce plan est perpendiculaire à la tangente à l'hélice du filetage à fond de filet passant par ce point d'intersection (39). L'axe X3-X3 est incliné d'un angle (81) par rapport à un plan perpendiculaire au rayon (38), plan dont la trace est figurée en (40). Le galet comporte une deuxième zone de formage, sensiblement tronconique, dont la génératrice (41) se raccorde à la génératrice (36). On remarque que ces deux zones sensiblement tronconiques sont opposées par leur petite base formant ainsi une gorge annulaire de section sensiblement triangulaire.
  • La deuxième génératrice (41) est orientée de façon à donner au bord extérieur du filet le profil souhaité. La pression qu'elle exerce sur ce bord permet d'égaliser le bourrelet qui tend à se former par déplacement plastique du métal sous l'action de la première génératrice du galet sur le flanc de filet. On donne ainsi à un tel bourrelet la forme d'une surépaisseur (42) régulièrement répartie sur le bord extérieur du filet. Cette régularité de répartition permet le plus souvent d'éviter un usinage ultérieur.
  • Dans la plupart des cas les génératrices telles que (36) et (41) sont sensiblement rectilignes et font entre elles un angle d'environ 50 à 90°.
  • De très nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé qui fait l'objet de l'invention qui ne sortent pas du domaine de celle-ci. En particulier, le montage du galet sur l'axe (X2-X2) ou (X3­X3), autour duquel il tourne libre en rotation, peut être réalisé de diverses façons bien connues. De même, le déplacement relatif de l'axe (X2-X2) ou (X3-X3) par rapport au corps de révolution (19) ou (35), de façon que le bord du galet effectue de façon très précise un parcours hélicoïdal au cours duquel il déforme, de façon parfaitement reproducible, le flanc de filet (24) ou (37), est réalisé par des moyens bien connus de l'homme de métier.
  • Les deux phases qui permettent la réalisation du procédé suivant l'invention peuvent être effectuées de façon consécutive au moyen d'équipements intégrés, ou au contraire être réalisées au moyen d'équipments différents opérant dans un même lieu ou dans des lieux différents. Le procédé peut s'appliquer à des filetages de types normalisés ayant des flancs à inclinaison positive réalisés sur des produits industriels courants, qui seront modifiés au cours de l'exécution de la deuxième phase du procédé suivant l'invention. Le procédé s'applique non seulement à l'exécution de filetages cylindriques, tels que ceux décrits dans les exemples, mais aussi à l'exécution de filetages coniques. Il s'applique en particulier à la réalisation de filetages cylindriques ou coniques d'extrémités sur des tubes, en particulier sur des tubes relativement minces par rapport à leur diamètre, lesdits filetages étant destinés à participer à la jonction de ces tubes.

Claims (9)

1. Procédé de formage sur la paroi d'un corps de révolution d'un filetage hélicoïdal extérieur ou intérieur comportant un flanc à inclinaison nulle ou négative caractérisé en ce qu'on réalise dans une première phase, par une méthode telle que l'usinage, le roulage ou autre, un filetage dont les flancs de chaque filet (23, 24) sont à inclinaison positive, puis en ce que, dans une deuxième phase, on effectue, en utilisant un moyen de formage, une déformation plastique sans enlèvement de matière du flanc de filet (24) qui sera chargé en utilisation, déformation plastique au cours de laquelle ce flanc est refoulé de façon décroissante de la base au sommet afin d'obtenir une inclinaison nulle ou négative (32).
2. Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de formage est un galet de révolution (26) libre en rotation sur un axe (X2-X2) incliné d'un angle compris entre 10 et 80° par rapport à un plan (28) perpendiculaire à un rayon (25) du corps de révolution (19) ledit rayon intersectant le fond de filet au voisinage de la zone d'appui du galet sur le flanc de filet (24), et en ce que l'axe du galet effectue un déplacement relatif en hélice autour du corps de révolution au cours duquel le bord du galet est maintenu en appui sur le flanc de filet avec la force nécessaire pour déformer ce flanc de façon déterminée.
3. Procédé suivant revendication 2 caractérisé en ce que la génératrice (29) du bord de galet qui esten appui contre leflanc de filet (24) fait avec une parallèle au rayon (25) du corps de révolution un angle (p3) compris entre 0 et -30° et en ce que l'axe du galet de révolution se trouve dans un plan perpendiculaire à une tangente à l'hélice du filetage dans la zone d'appui du galet sur le flanc de filet.
4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on contrôle le profil du bourrelet qui tend à se former sur le bord extérieur du filet dont un flanc est en cours de déformation plastique, au moyen d'un galet (33) qui comporte deux zones de formage dont les génératrices correspondantes sont en appui, l'une (36) contre le flanc du filet à déformer et l'autre (41) contre le bord extérieur de ce même filet.
5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'on effectue l'enlèvement du bourrelet extérieur (31) formé sur le bord du filet au cours de la deuxième phase, par un moyen convenable tel que usinage au tour, fraisage ou autre.
6. Procédé suivant l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que le bord d'extrémité (30) du galet présente un profil arrondi qui est reproduit au cours de la deuxième phase dans la zone de raccordement entre le fond de filet et le flanc contre lequel le galet est en appui.
7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'on donne au flanc de filet (24) qui sera chargé en utilisation une inclinaison positive de 1 à 20° dans la première phase et une inclinaison nulle ou négative de 0 à 30° dans la deuxième phase et en ce que l'angle d'inclinaison de l'axe du galet est compris entre 30 et 60°.
8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le filetage hélicoïdal est conique.
9. Application du procédé suivant l'une des revendications 1 à 8 à la réalisation de filetages cylindriques ou coniques d'extrémités sur des tubes, lesdits filetages étant destinés à participer à la jonction des tubes.
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