EP1043092B1 - Procédé d'assemblage de deux pièces, pièces destinées à être assemblées grâce à ce procédé et assemblage de deux telles pièces - Google Patents

Procédé d'assemblage de deux pièces, pièces destinées à être assemblées grâce à ce procédé et assemblage de deux telles pièces Download PDF

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EP1043092B1
EP1043092B1 EP20000420070 EP00420070A EP1043092B1 EP 1043092 B1 EP1043092 B1 EP 1043092B1 EP 20000420070 EP20000420070 EP 20000420070 EP 00420070 A EP00420070 A EP 00420070A EP 1043092 B1 EP1043092 B1 EP 1043092B1
Authority
EP
European Patent Office
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spigot
sleeve
parts
assembly
section
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20000420070
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German (de)
English (en)
Other versions
EP1043092A1 (fr
Inventor
Armand Yves Pinet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PINET ARMAND
Original Assignee
Pinet Armand
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Filing date
Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods

Definitions

  • the invention relates to a method of assembling two parts, in particular tubular, made of metals different, to metal parts intended to be assembled thanks to this process and an assembly of two pieces of this type.
  • FR-A-2 384 563 thus describes a process according to which a machined tubular piece of hard metal is introduced, by force and hot, in a tubular piece of malleable metal, the assembly being obtained by forging.
  • the relatively geometry male part complex or hard metal tip can lead faults in the assembly thus produced, these faults which may result in parasitic residual spaces created between the two parts which can be harmful in certain conditions, especially at low temperatures and / or in the vacuum or ultra-vacuum domain.
  • the profile known parts have cusps which create stress concentration zones likely to limit their mechanical strength, which is detrimental for high pressure applications.
  • the known process requires the use of specific tools around each set of two pieces, this assembly must be brought, in an oven, to the forging temperature of one of the rooms. For industrial production, it is therefore necessary to use a large number of tools while production must be divided into lots, which requires significant management constraints.
  • the invention relates to an assembly process of two pieces, in particular tubular, a first piece machined in the shape of a tip being made of a relatively metal hard, a second piece forming a sleeve for receiving this tip being made of a relatively malleable metal, these two parts having a common geometric axis of assembly, characterized in that it consists in plastically deforming, by spinning, the sleeve towards the axis, pressing this sleeve against at least one external frustoconical section of the tip, diverging towards a front edge of this tip.
  • relatively hard metal any metal of Rockwell hardness greater than that of a “relatively metal malleable”.
  • a die can be used to continuously produce assemblies without the need to have use of a treatment furnace. Spinning can take place at cold or hot. Thanks to the plastic deformation of the sleeve around the frusto-conical section of the nozzle, we obtain a transverse shrinking effect ensuring close contact of constituent materials of the two parts as well as an effect of hooping, by differential contraction, which ensures a setting under assembly stress when used at relatively low temperatures.
  • the invention also relates to a relatively metal part hard intended to be assembled to a metal part relatively malleable according to the method as above described.
  • the tip of this piece has, on a significant part its length between 50 and 90% of its total length, at least one frustoconical external surface divergent in direction from its front edge intended to be introduced into the room made of malleable metal, the top of this frustoconical surface being defined, on an axis of this part, opposite the part made of malleable metal.
  • the geometry of this nozzle makes it possible to obtain a particularly efficient assembly.
  • the globally frustoconical diverging shape of the end piece is such that once the assembly has been carried out, an axial force tending to separating the two parts generates an increasing reaction force more intense as the spacing of the two pieces one in relation to the other. Dimensional stability and the tightness of the assembly thus produced are improved by state of the art.
  • the invention also relates to a relatively metal part malleable intended to be assembled to a metal part relatively hard, according to a process as previously described.
  • the sleeve of this part Before spinning, the sleeve of this part has an external surface maximum diameter greater than that of a die used for spinning.
  • the deformation of the sleeve towards of the tip of the hard metal part is obtained by the passage of the assembly in progress through the chain.
  • the invention also relates to an assembly of two parts of the aforementioned type, characterized in that the end piece of the hard metal part has, over a significant part of its length, between 50 and 90% of its total length one divergent profile towards its edge introduced into the sleeve, the external surface of this nozzle comprising at least a frustoconical section whose apex is defined on this axis, opposite the second piece, while the inner surface of the sleeve is adapted to the internal surface of the nozzle.
  • the assembly shown in Figures 1 to 6 includes a part 10, for example made of stainless steel, forming a first connector element intended to be welded to the end of a tube in steel 11.
  • the part 10 is formed in a metal harder than that of the piece 20. In other words, the material of piece 20 is more ductile or more malleable than that of part 10.
  • the parts 10 and 20 have the function of allowing assembly or a junction of the tubes 11 and 21 along an axis XX ′ which is to them common.
  • the part 10 is a section of tube, centered on the axis XX ′, whose internal surface 13 is generally cylindrical, while its external surface 14 comprises a first section 14 a frustoconical, the apex A is defined on axis X-X ', the opposite of the part 20 relative to the front edge 15 of the piece 10.
  • the surface 14 a is divergent towards the front edge 15.
  • the part 10 is doubly chamfered and includes a frustoconical external section 14 b whose apex B is disposed on the axis XX ′, on the side of the part 20.
  • the edge 15 is also bordered by a second internal frustoconical surface 13 b , diverging in the direction of the edge 15 and of which the vertex placed on the axis XX ′ is noted C, at the level of the part 10.
  • the part 10 forms a male endpiece 16 intended to penetrate into a female part of the Exhibit 20, as described below.
  • ⁇ , ⁇ and ⁇ the angles at the top of the frustoconical surfaces 14 a , 14 b and 13 b .
  • the value of ⁇ is between 3 ° and 15 °.
  • the values of ⁇ and ⁇ are between 30 ° and 60 °.
  • the section 14 a of the surface 14 extends over the greater part of the length of the end piece 16.
  • l 1 the length of the section 14 a and l 2 the length of the end piece 16.
  • the l 1 value is between 60% and 90% of that of l 2 .
  • the external surface 14 of the part 10 also includes a third frustoconical section 14 c converging towards the edge 15 and of which D is denoted the apex on the axis XX 'and ⁇ the angle at the apex.
  • the value of ⁇ is between 30 ° and 60 °.
  • the frustoconical surfaces 14 a , 14 b , 14 c and 13 b are interconnected by fillets or rounded areas.
  • 14 d and 14 e the zones of connection of the frustoconical surfaces 14 a and 14 b , on the one hand, 14 a and 14 c , on the other hand.
  • the front part of the part 10 constitutes a nozzle 16 intended to be inserted in room 20.
  • the part 20 comprises a part 23 of relatively large wall thickness and a part 24 of smaller wall thickness which forms a sleeve intended to surround the end piece 16.
  • the sleeve 24 has an internal surface 24 which is generally cylindrical and centered on the axis XX 'while its external surface 24 b is frustoconical and divergent towards its free edge 24 c .
  • the inner surface 24a of the sleeve 24 is connected to a frustoconical section 23a of the portion 23, itself connected to an annular section 23 b extending into a frusto-conical section 23 c, connected to the inner cylindrical surface 23 of the part 23.
  • the area 14 d rubs against the surface 24 a so that it can scrape and evacuate, in the direction of the surfaces 23 a and 23 b , a possible oxide layer formed on the surface 24 a .
  • E the vertex of section 23 a and ⁇ its angle at the vertex.
  • the value of the angle ⁇ is between 30 ° and 60 °.
  • the angle ⁇ is slightly less than the angle ⁇ , so that the volume V 'defined between sections 14 b and 23 a is divergent in the direction of the vertex E.
  • Note 24 d the connection zone between the surfaces 24 a and 23 a .
  • the continuation of the movement according to the arrow F 1 which results in a penetration of the zone 14 d into the part 20, at the level of the zone 24 d , has the effect of driving out the deposit of alumina 25 in the direction of section 23 b .
  • the internal diameter ⁇ of the die 30 is substantially equal to the external diameter ⁇ 'of the part 23 and, in any event, less than the maximum diameter ⁇ ''of the sleeve 24 at its free edge 24 c before any operation of shrunk by spinning.
  • the progression of the parts 10 and 20 inside the die 30 has the effect of inducing a centripetal compression force of the sleeve 24 against the endpiece 16, as shown by the arrow F 3 in FIG. 5, this force having the effect of crushing and moving the sleeve 24 so as to fill the volume V, as shown by the arrow F 4 .
  • the part 20 can be heated by induction before passage through the die 30.
  • an alternating current source 40 can be coupled to a coil 41 arranged around the sleeve 24.
  • This provides rapid and localized heating of the part 20, in particular at the sleeve 24, without having recourse to an oven in which parts 10 and 20 should be stored for a relatively long period.
  • other heating modes can be considered, in particular a heating by Joule effect.
  • the process of the invention can therefore be implemented continuously, which is an economic advantage considerable compared to state systems of technical.
  • the method can also take place cold, an aluminum-based alloy can be easily deformed by temperature spinning room.
  • the surface 14a and the corresponding surface 24a of the sleeve 24 constitute the bulk of the bearing surface between the parts 10 and 20.
  • outer surfaces 14 of the tip 16 and inner 24 has the sleeve 24 comprise neither acute angle or cusp, so that they are fully compatible with a spinning process, and that they risk of creating dead volumes in which a trapped gas or areas of intense mechanical stress could remain.
  • the tip 16 comprises two frustoconical external sections 14 a and 14 ' a , divergent towards its front edge 15.
  • the sections 14 a and 14' a have of similar dimensions and fulfill the function of section 14 a of the first embodiment.
  • the use of the two adjoining sections 14 a and 14 ′ a makes it possible to obtain a sufficient length of frustoconical sections without too large an increase in the outside diameter of the nozzle 16.
  • a cylindrical section 14 g is connected to section 14 a at the part of the largest diameter of this frustoconical section.
  • the connection area between sections 14 a and 14 g is noted at 2 p.m.
  • the presence of the section 14 g makes it possible to reduce the maximum external diameter of the end piece 16.
  • the thickness e of the sleeve 24 in its thinnest part remains sufficient to give it rigidity such that the assembly of the parts 10 and 20 is firmly established.
  • the sliding of the parts 10 and 20 relative to each other is hampered by the frustoconical nature of the surfaces 14 a and 24 a , the sliding force being less significant at the level of the surface of the section 14 g and of the corresponding part 24 f of the internal surface of the sleeve 24.
  • the length l 1 of the sections 14 a and 14 ′ a represents a significant part of the length l 2 of the end piece 16, the value of l 1 being between 50 and 70% of that of l 2 .
  • the external surface of the part 20 comprises two cylindrical sections of different diameters connected by a transition zone truncated.
  • the minimum diameter section corresponds to part 23, this diameter being less than that of the die 30, while the maximum diameter section corresponds to the sleeve 24, this diameter being greater than that of the sector 30.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

L'invention a trait à un procédé d'assemblage de deux pièces, notamment tubulaires, réalisées dans des métaux différents, à des pièces en métal destinées à être assemblées grâce à ce procédé et à un assemblage de deux pièces de ce type.
Dans divers domaines techniques, et notamment dans celui de la cryogénie, il est souvent nécessaire d'assembler des pièces métalliques réalisées dans des matériaux différents, par exemple en acier inoxydable et en alliage à base d'aluminium ou de cuivre. Une telle jonction bi-métallique ne peut pas être réalisée par soudage, et diverses techniques d'assemblage ont pu être envisagées, telles qu'un assemblage par friction ou par forgeage.
FR-A-2 384 563 décrit ainsi un procédé suivant lequel une pièce tubulaire usinée en métal dur est introduite, à force et à chaud, dans une pièce tubulaire en métal malléable, l'assemblage étant obtenu par forgeage. La géométrie relativement complexe de la partie mâle ou embout en métal dur peut conduire à des défauts de l'assemblage ainsi réalisé, ces défauts pouvant résulter dans des espaces résiduels parasites créés entre les deux pièces qui peuvent s'avérer nuisibles dans certaines conditions, notamment à basses températures et/ou dans le domaine du vide ou de l'ultra-vide. En outre, le profil des pièces connues présente des points de rebroussement qui créent des zones de concentration de contraintes de nature à limiter leur résistance mécanique, ce qui est préjudiciable pour des applications à haute pression. Enfin, le procédé connu nécessite l'utilisation d'un outillage spécifique autour de chaque ensemble de deux pièces, cet assemblage devant être porté, dans un four, à la température de forgeage d'une des pièces. Pour une production industrielle, il est donc nécessaire d'avoir recours à un grand nombre d'outillages alors que la production doit être divisée en lots, ce qui impose des contraintes de gestion importantes.
C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un procédé d'assemblage qui ne nécessite pas l'utilisation d'un outillage spécifique par assemblage et conduit à un assemblage particulièrement efficace et étanche entre deux pièces de natures différentes.
Dans cet esprit, l'invention concerne un procédé d'assemblage de deux pièces, notamment tubulaires, une première pièce usinée en forme d'embout étant réalisée dans un métal relativement dur, une seconde pièce formant manchon de réception de cet embout étant réalisée dans un métal relativement malléable, ces deux pièces présentant un axe géométrique commun d'assemblage, caractérisé en ce qu'il consiste à déformer plastiquement, par filage, le manchon en direction de l'axe, en pressant ce manchon contre au moins une section tronconique externe de l'embout, divergente en direction d'un bord avant de cet embout.
Par "Métal relativement dur", on entend tout métal de dureté Rockwell plus importante que celle d'un "métal relativement malléable".
Grâce à l'invention, une filière peut être utilisée pour produire, en continu, des assemblages sans nécessité d'avoir recours à un four de traitement. Le filage peut avoir lieu à froid ou à chaud. Grâce à la déformation plastique du manchon autour de la section tronconique de l'embout, on obtient un effet de rétreint transversal assurant un contact étroit des matériaux constitutifs des deux pièces ainsi qu'un effet de frettage, par contraction différentielle, qui assure une mise sous contrainte de l'assemblage lors d'une utilisation à des températures relativement basses.
Selon des aspects avantageux de l'invention, le procédé peut incorporer l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes.
  • Il consiste à chauffer uniquement la pièce en métal malléable avant filage. Par exemple, le chauffage par induction permet un chauffage localisé de la pièce et une mise en oeuvre en continu du procédé, avec un bon rendement énergétique.
  • Il consiste à introduire l'embout dans le manchon en raclant une surface interne du manchon. Cet aspect permet d'évacuer une éventuelle couche d'oxyde, tel que de l'alumine, formée sur la surface interne du manchon.
L'invention concerne également une pièce en métal relativement dur destinée à être assemblée à une pièce en métal relativement malléable selon le procédé tel que précédemment décrit. L'embout de cette pièce a, sur une partie significative de sa longueur comprise entre 50 et 90% de sa longueur totale, au moins une surface externe tronconique divergente en direction de son bord avant prévu pour être introduit dans la pièce en métal malléable, le sommet de cette surface tronconique étant défini, sur un axe de cette pièce, à l'opposé de la pièce en métal malléable. La géométrie de cet embout permet d'obtenir un assemblage particulièrement efficace. En particulier, la forme globalement tronconique divergente de l'embout est telle qu'une fois l'assemblage réalisé, un effort axial tendant à séparer les deux pièces génère une force de réaction de plus en plus intense au fur et à mesure de l'écartement des deux pièces l'une par rapport à l'autre. La stabilité dimensionnelle et l'étanchéité de l'assemblage ainsi réalisé sont améliorées par rapport à l'état de la technique.
L'invention concerne également une pièce en métal relativement malléable destinée à être assemblée à une pièce en métal relativement dur, selon un procédé tel que précédemment décrit. Avant filage, le manchon de cette pièce a une surface externe de diamètre maximum supérieur à celui d'une filière utilisée pour le filage. Ainsi, la déformation du manchon en direction de l'embout de la pièce en métal dur est obtenue par le passage de l'assemblage en cours de réalisation à travers la filière.
L'invention concerne également un assemblage de deux pièces du type précité, caractérisé en ce que l'embout de la pièce en métal dur a, sur une partie significative de sa longueur, comprise entre 50 et 90% de sa longueur totale un profil divergent en direction de son bord introduit dans le manchon, la surface externe de cet embout comprenant au moins une section tronconique dont le sommet est défini sur cet axe, à l'opposé de la seconde pièce, alors que la surface interne du manchon est adaptée à la surface interne de l'embout.
Selon des aspect avantageux de l'invention, cet assemblage comprend l'une au moins des caractéristiques suivantes :
  • Le bord de l'embout est chanfreiné en une seconde surface tronconique dont le sommet est défini au-delà du bord de l'embout, sur l'axe, dans la seconde pièce.
  • La surface externe de l'embout comprend une troisième section tronconique, convergente en direction du bord libre, dont le sommet est défini sur l'axe, du côté du bord de l'embout par rapport à cette troisième surface, cette troisième section étant raccordée à la section tronconique divergente au niveau de sa partie de plus faible diamètre.
  • Le profil de l'embout ne présente ni angle aigu, ni point de rebroussement. Ceci contribue à un filage efficace et à une bonne application de la surface interne du manchon contre la surface externe de l'embout.
  • La surface externe de l'embout comprend au moins une section tronconique et une section cylindrique raccordées au niveau de la partie de la section tronconique de plus grand diamètre.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaítront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de deux modes de réalisation d'un assemblage réalisé grâce à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue avec arrachement d'un assemblage établi conformément à la présente invention représenté en situation après soudure sur deux tubes d'une installation ;
  • la figure 2 est une coupe partielle à plus grande échelle des pièces constitutives de l'assemblage de la figure 1, lors d'une première étape du procédé conforme à l'invention ;
  • la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 lors d'une seconde étape du procédé ;
  • la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 lors d'une troisième étape du procédé ;
  • la figure 5 est une vue analogue à la figure 2 lors d'une quatrième étape du procédé ;
  • la figure 6 est une vue analogue à la figure 2 au terme du procédé d'assemblage et
  • la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 pour un assemblage conforme à un second mode de réalisation de l'invention.
L'assemblage représenté aux figures 1 à 6 comprend une pièce 10, par exemple en acier inoxydable, formant un premier élément de raccord destiné à être soudé à l'extrémité d'un tube en acier 11. Une pièce 20, par exemple en alliage d'aluminium, constitue un second élément de raccord destiné à être soudé à l'extrémité d'un tube 21 en alliage à base d'aluminium. La pièce 10 est formée dans un métal plus dur que celui de la pièce 20. En d'autres termes, la matériau de la pièce 20 est plus ductile ou plus malléable que celui de la pièce 10. Les pièces 10 et 20 ont pour fonction de permettre un assemblage ou une jonction des tubes 11 et 21 selon un axe X-X' qui leur est commun.
En pratique, l'assemblage entre les pièces 10 et 20 est réalisé en atelier avant que cet assemblage ne soit soudé, grâce à des cordons de soudure 12 et 22, aux tubes 11 et 21 sur leur site d'utilisation ou sur une machine en cours de montage telle qu'un échangeur de chaleur.
La réalisation de l'assemblage des pièces 10 et 20 est décrite en référence aux figures 2 à 6.
Au début du procédé, la pièce 10 est un tronçon de tube, centré sur l'axe X-X', dont la surface interne 13 est globalement cylindrique, alors que sa surface externe 14 comprend une première section 14a tronconique dont le sommet A est défini sur l'axe X-X', à l'opposé de la pièce 20 par rapport au bord avant 15 de la pièce 10. Ainsi, la surface 14a est divergente en direction du bord avant 15. Au niveau du bord avant 15, la pièce 10 est doublement chanfreinée et comprend une section externe tronconique 14b dont le sommet B est disposé sur l'axe X-X', du côté de la pièce 20. Le bord 15 est également bordé par une seconde surface tronconique interne 13b, divergente en direction du bord 15 et dont on note C le sommet placé sur l'axe X-X', au niveau de la pièce 10. La pièce 10 forme un embout mâle 16 destiné à pénétrer dans une partie femelle de la pièce 20, à la façon décrite ci-après.
On note respectivement α, β et γ les angles au sommet des surfaces tronconiques 14a, 14b et 13b. La valeur de α est comprise entre 3° et 15°. Les valeurs de β et γ sont comprises entre 30° et 60°.
La section 14a de la surface 14 s'étend sur la plus grande partie de la longueur de l'embout 16. On note l 1 la longueur de la section 14a et l 2 la longueur de l'embout 16. En pratique la valeur de l 1 est comprise entre 60% et 90% de celle de l 2.
La surface externe 14 de la pièce 10 comprend également une troisième section tronconique 14c convergente en direction du bord 15 et dont on note D le sommet sur l'axe X-X' et δ l'angle au sommet. La valeur de γ est comprise entre 30° et 60°.
Les surfaces tronconiques 14a, 14b, 14c et 13b sont reliées entre elles par des congés ou zones arrondies. On note respectivement 14d et 14e les zones de raccordement des surfaces tronconiques 14a et 14b, d'une part, 14a et 14c, d'autre part.
La partie avant de la pièce 10 constitue un embout 16 prévu pour être inséré dans la pièce 20.
La pièce 20 comprend une partie 23 d'épaisseur de paroi relativement importante et une partie 24 d'épaisseur de paroi plus faible qui forme un manchon destiné à entourer l'embout 16. Le manchon 24 à une surface interne 24a globalement cylindrique et centrée sur l'axe X-X' alors que sa surface externe 24b est tronconique et divergente en direction de son bord libre 24c. La surface interne 24a du manchon 24 est raccordée à une section tronconique 23a de la partie 23, elle-même raccordée à une section annulaire 23b se prolongeant par une section tronconique 23c, raccordée à la surface cylindrique interne 23d de la partie 23.
Lors du mouvement de pénétration de l'embout 16 à l'intérieur du manchon 24, représenté par la flèche F1 à la figure 3, la zone 14d frotte contre la surface 24a de telle sorte qu'elle peut racler et évacuer, en direction des surfaces 23a et 23b, une éventuelle couche d'oxyde formée sur la surface 24a.
On parvient alors dans la position de la figure 4 où le bord libre 24c du manchon 24 porte sur une section cylindrique 14f de la surface 14 alors qu'est défini, entre les sections 14a et 14c de la surface 14 et la surface 24a du manchon 24, un volume prisonnier V. L'éventuel dépôt d'alumine 25 est accumulé entre les sections 14b de la pièce 10 et 23a de la pièce 20.
On note E le sommet de la section 23a et ε son angle au sommet. La valeur de l'angle ε est comprise entre 30° et 60°. En pratique, l'angle ε est légèrement inférieur à l'angle β, de sorte que le volume V' défini entre les sections 14b et 23a est divergent en direction du sommet E. On note 24d la zone de raccordement entre les surfaces 24a et 23a. La poursuite du mouvement selon la flèche F1 qui résulte dans une pénétration de la zone 14d dans la pièce 20, au niveau de la zone 24d, a pour effet de chasser le dépôt d'alumine 25 en direction de la section 23b.
On parvient alors dans la position de la figure 5 où les pièces 10 et 20 sont déplacées à l'intérieur d'une filière 30 parallèlement à l'axe X-X', comme représenté par la flèche F2.
Le diamètre interne Φ de la filière 30 est sensiblement égal au diamètre extérieur Φ' de la partie 23 et, en tout état de cause, inférieur au diamètre maximum Φ'' du manchon 24 au niveau de son bord libre 24c avant toute opération de rétreint par filage. Ainsi, la progression des pièces 10 et 20 à l'intérieur de la filière 30 a pour effet d'induire un effort centripète de compression du manchon 24 contre l'embout 16, comme représenté par la flèche F3 à la figure 5, cet effort ayant pour effet d'écraser et de déplacer le manchon 24 de façon à remplir le volume V, comme représenté par la flèche F4.
On est alors dans la position de la figure 5 où les surfaces en contact des pièces 10 et 20 sont plaquées avec force l'une contre l'autre, alors que la déformation obtenue grâce à la filière est permanente.
Selon un aspect avantageux mais non obligatoire de l'invention, et afin de faciliter la déformation plastique du manchon 24, la pièce 20 peut être chauffée par induction avant passage par la filière 30. Pour ce faire, et comme représenté schématiquement à la figure 4, une source de courant alternatif 40 peut être couplée à une bobine 41 disposée autour du manchon 24. Ceci permet d'obtenir un chauffage rapide et localisé de la pièce 20, notamment au niveau du manchon 24, sans avoir recours à un four dans lequel les pièces 10 et 20 devraient être stockées pendant une période relativement longue. D'autres modes de chauffage peuvent être envisagés, notamment un chauffage par effet Joule. Le procédé de l'invention peut donc être mis en oeuvre en continu, ce qui est un avantage économique considérable par rapport aux systèmes de l'état de la technique.
Selon une variante de l'invention, le procédé peut également avoir lieu à froid, un alliage à base d'aluminium pouvant être facilement déformé par filage à température ambiante.
Il est alors possible de procéder à un usinage de l'assemblage pour obtenir la configuration de la figure 6 où le diamètre intérieur de l'assemblage a été augmenté par enlèvement en matière alors que de la matière a été retirée au niveau du bord libre du manchon 24 et au niveau de la partie 23 de la pièce jointe, la trace de la matière retirée apparaissant en traits mixtes. L'épaisseur des parties des pièces 10 et 20 destinées à être soudées respectivement aux tubes 11 et 12 est ainsi adaptée à la géométrie de ces tubes.
Du fait de l'enlèvement de matière à l'intérieur de l'assemblage ainsi réalisé, les surfaces 13b, 23b et 23c et le dépôt d'alumine 25 sont évacués, de sorte que l'assemblage final ne risque pas de comporter un tel dépôt.
Après refroidissement des pièces 10 et 20 ou lorsque l'assemblage est utilisé dans le domaine de la cryogénie, les déformations différentielles dues à la différence de la nature des matériaux constitutifs des pièces 10 et 20 sont telles qu'un effet de frettage du manchon 24 sur l'embout 16 est obtenu, ce qui concourt à la rigidité de l'assemblage ainsi obtenu. En outre, aucun espace résiduel parasite, tel que les volumes V et V' n'est conservé entre les deux pièces 10 et 20.
Comme la section 14a s'étend sur la plus grande partie de l'embout 16, la surface 14a et la surface correspondante 24a du manchon 24 constituent l'essentiel de la surface de portée entre les pièces 10 et 20.
Dans la position de la figure 6, si un effort d'ouverture de l'assemblage ainsi réalisé est exercé sur les pièces 10 et 20, comme représenté par les flèches F5 et F6, l'effort résistant généré au niveau des surfaces 14a et 24a, qui dépend du coefficient de frottement entre les pièces 10 et 20, est d'autant plus important que les pièces 10 et 20 ont commencé à être déplacées l'une par rapport à l'autre. En effet, en cas de début de glissement relatif d'une pièce par rapport à l'autre, notamment par effet de cisaillement de l'interface sous des contraintes axiales excessives, il n'y a pas de perte totale de l'étanchéité dans la mesure où les surfaces 14a et 24a restent en contact et où l'effort résistant généré est d'autant plus important qu'il induit une déformation plus importante du manchon 24.
En d'autres termes, en cas de début de glissement relatif des pièces 10 et 20, l'assemblage demeure étanche et l'effort résistant augmente pendant la course de désaccouplement, jusqu'à séparation complète des deux pièces 10 et 20. Ceci constitue un avantage substantiel par rapport aux dispositifs connus, notamment de FR-A-2 384 563, dans lesquels une fuite peut se produire dès le début d'un mouvement relatif entre les pièces de l'assemblage.
Il convient également de noter que les surfaces externe 14 de l'embout 16 et interne 24a du manchon 24 ne comportent ni angle aigu ni point de rebroussement, de sorte qu'elles sont pleinement compatibles avec un procédé de filage et qu'elles ne risquent pas de créer des volumes morts dans lesquels pourrait demeurer un gaz prisonnier ou des zones de contraintes mécaniques intenses.
Dans le second mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 7, l'embout 16 comprend deux sections externes tronconiques 14a et 14'a, divergentes en direction de son bord avant 15. Les sections 14a et 14'a ont des dimensions analogues et remplissent la fonction de la section 14a du premier mode de réalistion. L'utilisation des deux sections accolées 14a et 14'a permet d'obtenir une longueur de sections tronconiques suffisante sans augmentation trop importante du diamètre extérieur de l'embout 16.
Une section cylindrique 14g est raccordée à la section 14a au niveau de la partie de plus grand diamètre de cette section tronconique. On note 14h la zone de raccordement entre les sections 14a et 14g. La présence de la section 14g permet de diminuer le diamètre externe maximum de l'embout 16. Ainsi, l'épaisseur e du manchon 24 dans sa partie la plus fine demeure suffisante pour lui conférer une rigidité telle que l'assemblage des pièces 10 et 20 est fermement constitué.
Comme dans le premier mode de réalisation, le glissement des pièces 10 et 20 l'une par rapport à l'autre est gêné par le caractère tronconique des surfaces 14a et 24a, l'effort de glissement étant moins important au niveau de la surface de la section 14g et de la partie correspondante 24f de la surface interne du manchon 24.
Comme précédemment, la longueur l 1 des sections 14a et 14'a représente une part importante de la longueur l 2 de l'embout 16, la valeur de l 1 étant comprise entre 50 et 70% de celle de l 2.
Selon une variante non représentée de l'invention, la surface externe de la pièce 20 comprend deux sections cylindriques de diamètres différents reliés par une zone de transition tronconique. Dans ce cas, la section de diamètre minimum correspond à la partie 23, ce diamètre étant inférieur à celui de la filière 30, alors que la section de diamètre maximum correspond au manchon 24, ce diamètre étant supérieur à celui de la filière 30.

Claims (10)

  1. Procédé d'assemblage de deux pièces (10, 20), notamment tubulaires, une première pièce usinée en forme d'embout (16) étant réalisé dans un métal relativement dur, une seconde pièce formant manchon (24) de réception dudit embout étant réalisée dans un métal relativement malléable, lesdites deux pièces présentant un axe géométrique commun d'assemblage (X-X'), caractérisé en ce qu'il consiste à déformer (F4) plastiquement, par filage (F2), ledit manchon (24) en direction dudit axe (X-X'), en pressant ledit manchon contre au moins une section tronconique externe (14a, 14'a) dudit embout (16), divergente en direction d'un bord avant (15) dudit embout.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer uniquement ladite pièce (20) en métal malléable avant filage.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire ledit embout (16) dans ledit manchon (24) en raclant une surface interne (24a) dudit manchon.
  4. Pièce en métal relativement dur (10), destinée à être assemblée à une pièce (20) en métal relativement malléable selon le procédé de l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit embout (16) a, sur une partie significative de longueur (l 1) comprise entre 50 et 90% de sa longueur totale (l 2), au moins une surface externe tronconique (14a, 14'a) divergente en direction de son bord avant (15) prévu pour être introduit dans la pièce en métal malléable, le sommet (A) de ladite surface tronconique étant défini, sur un axe (X-X') de ladite pièce à l'opposé de la pièce en métal malléable.
  5. Pièce en métal relativement malléable (20), destinée à être assemblée à une pièce (10) en métal relativement dur selon le procédé de l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, avant filage, ledit manchon (24) a une surface externe (24b) de diamètre maximum (Φ'') supérieur à celui (Φ) d'une filière (30) utilisée pour le filage.
  6. Assemblage de deux pièces, notamment tubulaires, une première pièce (10), usinée en forme d'embout (16), étant réalisée dans un métal relativement dur, une seconde pièce (20), formant manchon (24) de réception dudit embout, étant réalisée dans un métal relativement malléable, lesdites deux pièces présentant un axe géométrique commun d'assemblage (X-X'), caractérisé en ce que ledit embout (16) a, sur une partie significative de longueur (l 1) comprise entre 50 et 90% de sa longueur totale (l 2), un profil divergent en direction de son bord (15) introduit dans ledit manchon (24), la surface externe dudit embout comprenant au moins une section tronconique (14a, 14'a) dont le sommet (A) est défini, sur ledit axe (X-X') à l'opposé de ladite seconde pièce (20), la surface interne (24a) dudit manchon étant adaptée à la surface externe (14a, 14b, 14c) dudit embout.
  7. Assemblage selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit bord (15) dudit embout (16) est chanfreiné en une seconde surface tronconique (14b) dont le sommet (B) est défini, au-delà dudit bord (15) sur ledit axe (X-X'), dans la seconde pièce (20).
  8. Assemblage selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la surface externe dudit embout comprend une troisième section tronconique (14c), convergente en direction dudit bord, dont le sommet (D) est défini sur ledit axe, du coté dudit bord (15) par rapport à ladite troisième section, ladite troisième section étant raccordée à ladite section tronconique divergente (14a) au niveau de sa partie (14e) de plus faible diamètre.
  9. Assemblage selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ledit profil dudit embout (16) ne présente ni angle aigu, ni point de rebroussement.
  10. Assemblage selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ladite surface externe (14) dudit embout (16) comprend au moins une section tronconique (14a, 14'a) et une section cylindrique (14g) raccordées au niveau de la partie (14h) de ladite section tronconique de plus grand diamètre.
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