EP1146973B1 - Procede de deformation d'un tube a proximite de l'une de ses extremites et outil mis en oeuvre dans ce procede - Google Patents

Procede de deformation d'un tube a proximite de l'une de ses extremites et outil mis en oeuvre dans ce procede Download PDF

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EP1146973B1
EP1146973B1 EP00981448A EP00981448A EP1146973B1 EP 1146973 B1 EP1146973 B1 EP 1146973B1 EP 00981448 A EP00981448 A EP 00981448A EP 00981448 A EP00981448 A EP 00981448A EP 1146973 B1 EP1146973 B1 EP 1146973B1
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EP
European Patent Office
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cavity
tube
pipe
tool
axis
Prior art date
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EP00981448A
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German (de)
English (en)
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EP1146973A1 (fr
Inventor
Didier Gouiran
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Parker Hannifin SA
Original Assignee
Parker Hannifin SA
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Publication date
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    • 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
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/02—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by pressing
    • B21D17/025—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by pressing by pressing tubes axially
    • 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
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/16—Reverse flanging of tube ends
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/02—Special design or construction
    • B21J9/025—Special design or construction with rolling or wobbling dies

Definitions

  • the present invention relates to a method of deformation of a tube near one of its ends, especially for making a tight fitting for rigid tubes.
  • the invention also relates to a tool used in such a process.
  • Another disadvantage of this production method is that it breaks the fibers of the metal forming the tube to be connected. At the level of deformation, this tube is therefore weakened.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method allowing a tube to be deformed at a distance from its free end without the weaken.
  • the shaped part is for example integrated into a tool having a longitudinal axis inclined relative to the axis of the tube and substantially intersecting with the latter, and the essentially axial force is exerted on the end of the tube by rotating the tool, the latter then being animated an orbital movement relative to the axis of the tube, and by approximation tool and die simultaneously.
  • the angle of inclination between the axis of revolution of the cavity and the axis of the tube is preferably between 2 and 5 degrees.
  • a nose of a snap intended for come to bear on the inner wall of the tube to be deformed is introduced in the latter when the end of the tube is introduced into the cavity of the tool.
  • the inside of the tube is then shaped at the same time that we distort this tube.
  • the shaped part is placed on the end of the tube of such so that the longitudinal axis of the cavity corresponds substantially to the axis longitudinal of the tube, and an external tool comes to bear on one face of the piece of shape opposite to the face in which the cavity is made.
  • the external tool is advantageously a tool axis inclined relative to the longitudinal axis of the tube and this tool is animated of an orbital movement with respect to the longitudinal axis of the tube combined with a translation towards the matrix.
  • the present invention also relates to a tool for setting work of a deformation process according to the invention.
  • This tool presents itself in the form of a substantially cylindrical part, at the end of which is made an open cavity, having an axis of revolution and having a bottom substantially arranged in a transverse plane thus that a conical zone close to the bottom and narrowing away from this latest.
  • the cavity has for example on the side of its open side a second conical zone, connecting to the first and widening towards the open side.
  • the cavity advantageously has an annular groove.
  • the cavity advantageously has an annular rib.
  • the cavity is made in a tubular part in which comes to take places the nose of the head, the bottom of the cavity being formed by the base of the snap, these two parts being mounted in a shaped housing substantially cylindrical circular, having a bottom and open to the opposite end.
  • Figures 1 to 4 show an opening matrix 2 with two jaws 4. Between these two jaws, comes to take places a tube 6. This tube is arranged so that a free end of it protrudes out of the matrix 2.
  • a tool 8 having a front face 10 in which is made a cavity 12.
  • the tube 6 is a circular cylindrical metal tube. he has a longitudinal axis of symmetry 14.
  • the matrix 2 is intended to hold the tube 6 during its deformation and it also partly determines the shape of the tube deformed.
  • the two jaws 4 forming the matrix 2 are supported one towards each other by means not shown and known to the person skilled in the art job. In this way, they tighten and hold the tube 6 in square. A free end 16 of the tube 6 protrudes from the matrix 2. The tube 6 will be deformed at the level where tube 6 exits the matrix 2.
  • the jaws 4 have a corresponding recess 18 substantially on the outer surface of the tube to be deformed.
  • the dimensions of this recess 18 are adapted to allow excellent tightening of the tube 6.
  • an additional groove 22 is made in each jaw 4. The shape of this groove 22 is adapted to the deformation that one wishes to achieve.
  • the tool 8 has a pin 24 at the end of which is fixed a shaped part 26.
  • the cavity 12 is produced in the part of shape 26.
  • the pin 24 and the shape piece 26 are two pieces of substantially cylindrical circular outer shell and have each a common axis of revolution 28. This axis 28 intersects with the axis 14 of the tube and is inclined relative to the latter about 4 °.
  • the cavity 12 has an opening 30 at the face frontal 10. Opposite the opening 30, the cavity 12 has a bottom 32 substantially transverse to the axis 28. On the side of the bottom 32, the cavity 12 has a frustoconical surface 34. This truncated cone narrowing towards the opening 30. Before this opening 30, the surface of the cavity 12 widens again. The cavity 12 therefore has a narrowing 36. This widening of the cavity 12 on the side of the opening 30 is in the form of two frustoconical zones with angles of different cones.
  • Figure 1 shows only the different objects work for the implementation of a method according to the invention.
  • a relative displacement between the tool and the matrix has occurred.
  • the matrix 2 is fixed while the tool 8 can move in translation in a direction parallel to the axis 14 of the tube 6.
  • the tool 8 has approached the die 2 and the free end 16 of the tube 6 enters the cavity 12 of the shaped part 26.
  • the tool 8 is then rotated around the axis 14 of the tube.
  • This tool is then animated by an orbital movement relative to the tube 6.
  • the axis 28 of the tool is then driven so as to describe a cone around the axis 16 of the tube 2.
  • This rotational movement is combined with the translational movement according to the direction determined by the axis 14 of the tube 6.
  • the tool holder allowing the drive of the tool 8 is not shown in the drawing.
  • Such a tool holder is known to those skilled in the art.
  • the frustoconical zone 34 of the cavity 12 is such that, during the rotation of the tool 8, the free end 16 of the tube 6 is not deformed.
  • the deformation of the tube 6 begins at the narrowing 36 of the cavity.
  • the tool 8 pushes the material of the tube 6 into the groove 22 made in the jaws 4.
  • the part of the cavity finding between the narrowing 36 and the opening 30 comes to shape the outside of the tube to give it the desired shape.
  • the tool 8 abuts against the face 20 of the matrix 2.
  • the deformation of the tube is completed.
  • the free end 16 is then removed from the tube out of the cavity 12 and the jaws are opened 4. The tube is thus released.
  • Figure 5 shows a fitting made with the deformed tube through the process illustrated in Figures 1 to 4.
  • the deformed tube 6 a nut 38, a threaded nipple 40 having an inner conical surface 42, as well as a seal 44.
  • the outer bead 46 which has been obtained by pushing the tube back into the groove 22 of the jaws 4 serves as stop at the bottom of the nut 38.
  • the area formed from the outside by the piece of form 26 serves to support the seal 44. The latter bears on the face frontal of the nipple 40.
  • Figure 6 shows a variant of the tool 8.
  • the cavity has a rib annular 48 which is intended to produce a groove 50 on the outer surface of the tube 6.
  • This groove 50 is intended to receive an O-ring 52.
  • the tube deformation process is identical to that described above. There is therefore only shown in the drawing one step of this process. corresponding to the step shown in Figure 4.
  • FIG. 8 a step in the process is shown. deformation corresponding to the step shown in Figure 4.
  • the area of the cavity between the narrowing 36 and the opening 30 comprises an annular groove 54.
  • This groove 54 makes it possible to produce at the level of the outer surface of the tube a second bead 56.
  • This second bead 56 is situated at the level of the conical surface 42 of the nipple 40. Between the two beads 46 and 56 is placed the O-ring 52. A seal is therefore produced here at the conical surface 42.
  • Figures 10 to 13 illustrate a variant of the deformation described with reference to Figures 1 to 4.
  • the tool used here is very different from the tools represented on Figures 1 to 4, 6 and 8.
  • the form part 126 and the nose of the head 158 are mounted in a housing formed in a support 162.
  • This support is itself mounted on a spindle 124.
  • the spindle 124 and the support 162 have a common axis of revolution 128.
  • the groove 22 which has a slightly different shape.
  • the axis 14 of the tube 6 is intersecting with the axis 128 of the tool and the angle formed between axis 14 and axis 128 is approximately 4 °.
  • the deformation process is as follows here.
  • the tool During a first step, represented in FIG. 10, the tool approaches the matrix 2. It then presents a movement of translation in the direction given by the axis 14 of the tube 6. During this moving closer, the tool can also be animated with a orbital motion as described above. Tool axis 128 then describes a cone around the axis 14 of the tube. As shown in Figure 10, the nose of the snap rests against the inner wall of the tube 6. The edge of the nose of this dowel is rounded so as to facilitate its introduction into the tube 6. When the approximation movement continuous, the nose of nose 158 rotates around its axis 160 and returns in the tube 6. The contact surface between the shaped part 126 and the base of the nose piece 158 is substantially spherical. Spring 164 keeps the shaped piece pressed against the nose of the head.
  • the tool moves away from the matrix and the jaws 4 of the latter are open in order to release the tube deformed.
  • This tube is then used to make for example a connection such as shown in Figure 14.
  • a nut 138 coming in taken on a threaded nipple 140 we find a nut 138 coming in taken on a threaded nipple 140.
  • the nut 138 is mounted on the tube 6 before the deformation of the latter.
  • the tube 6 also has a bead 146 against which comes support the bottom of the nut 138.
  • the tube has an extra thickness which could be achieved thanks on the nose of a snap 158.
  • Figure 15 shows in more detail and on an enlarged scale a alternative embodiment of a tool that can be used in the process illustrated in Figures 10 to 13.
  • a piece of form 126 and a nose of snap 158 are housed in a room support 162.
  • the latter is mounted at the end of a spindle 124. In rest position, this assembly has an axis of revolution 128.
  • the nose piece has a rounded base 166 dish.
  • the support piece 162 is in the form of a pot.
  • the flat bottom 166 of the nose of snap rests against the interior bottom of the support piece 162.
  • the base of the nose piece 158 carries a frustoconical projection extending the along axis 128 (in the rest position of the assembly).
  • This projection frustoconical carries at its end an annular rib whose shape is adapted to the desired shaping of the interior of the tube 6.
  • At the passage between the base of the nose and the frustoconical projection finds the axis 160 of articulation of the nose of nose. This axis is transverse relative to the axis 128 of the tool.
  • the form part 126 is here a tubular part. She comes cover, like a ring, the nose of the head 158. At at the base of the nose piece, the shaped part 126 is in contact.
  • the contact surface is a substantially spherical surface. This surface allows the snap nose to pivot without inducing pivoting of the piece of form 126.
  • a clearance remains between the nose of the snap and the workpiece. This game is intended to allow the passage of the wall of the tube 6 to be deformed.
  • the outer surface of the shaped part 126 is substantially cylindrical circular. It comes to marry the inner wall of the support piece 162 in pot shape.
  • An elastic ring 168 keeps the assembly formed by the nose of the nose 158 and the ring 126 in the support part 162.
  • Figure 16 shows a variant of a tool that can be used to deform the tube 6 near its free end 16.
  • the matrix 2 remains unchanged. It has two jaws 4, one face 20 from which protrudes the tube 6 to be deformed, and a housing for receive the tube. Grooves 22 are also provided to allow the deformation of the wall of the tube.
  • the tool is produced in two separate parts: a socket form 226 and an inclined flat head 270.
  • the shaped part 126 has the shape of a closed socket at one of its ends. This shaped part therefore has a cavity 212. This cavity is of a shape adapted to the tube and to the deformation desired tube.
  • the shaped part 226 has an axis of revolution. When the shaped part is placed on the free end 16 of the tube 6. This axis of revolution coincides with the axis 14 of the tube. On the side opposite the face into which the cavity 212 opens, the shaped part has a flat transverse bottom 272.
  • the inclined flat head has a pin 224 of axis 228. This axis 228 intersects with the axis 14 of the tube and is inclined by relation to this axis. At the end of the pin 224, is mounted a head snap 274 having a conical face 276 flattened conical. The angle of cone is such that the front face has an edge 278 perpendicular to axis 14 of the tube.
  • the form part 226 is placed on the free end of the tube 6.
  • This shaped part can be connected to matrix 2.
  • This link allows displacement in translation along the axis 14 of the form piece 226.
  • the free end of the tube 16 comes to bear at the bottom of the cavity 212 of the shaped part 226.
  • the inclined flat dowel is driven by an orbital movement. His axis 228 therefore describes a cone around axis 14.
  • This chisel 270 is also driven in a translational movement in the given direction by the axis 14 towards the matrix 2.
  • the bolt 270 presses by its face frontal 276 on the bottom 272 of the form piece 226. During this movement, there is always an edge 278 in contact with the bottom 272 of the form part 226.
  • This contact line rotates around the axis 14.
  • the snap 270 exerts on the workpiece 226 a force substantially axial. This force is fully transmitted to tube 16. It is located at the angular position of the edge 278 which is in contact with the background 272. During the orbital motion of the snap 270, the area of force application moves on the periphery of the free end of the tube. Once the desired deformation has been achieved, the dowel is removed and the form part 226 and the deformed tube is released by opening the die 2.

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Description

La présente invention concerne un procédé de déformation d'un tube à proximité de l'une de ses extrémités notamment pour la réalisation d'un raccord étanche pour tubes rigides. L'invention concerne également un outil mis en oeuvre dans un tel procédé.
Le procédé dont il est question ici doit permettre de réaliser la déformation d'un tube pour réaliser un raccord du type de celui représenté sur la figure 2 du document DE-195 26 316 C2 ou bien encore dans le document DE-197 57 946 A1. Dans ces deux documents, on retrouve un raccord d'un tuyau rigide. Un écrou est emmanché sur le tube à raccorder. L'extrémité du tube à raccorder est introduite dans une partie mâle du raccord qui comporte d'une part sur sa surface extérieure un filetage correspondant au taraudage de l'écrou et d'autre part à l'intérieur un alésage conique. Le tube est déformé vers l'extérieur pour réaliser une butée permettant de limiter la longueur d'introduction du tube à raccorder dans la partie mâle. Une fois l'extrémité du tube emmanchée dans la partie mâle, l'écrou est vissé sur le filetage correspondant en venant prendre appui directement ou indirectement sur la déformation du tube rigide à raccorder.
Les documents cités n'indiquent pas comment est réalisée la déformation du tube. Il est en fait connu de placer l'extrémité du tube à déformer dans une matrice et de venir pousser sur l'extrémité libre du tube afin de déformer la paroi de celui-ci et venir pousser la matière formant ce tube dans un logement prévu à cet effet dans la matrice.
Un inconvénient de ce dispositif est qu'il nécessite l'utilisation d'une machine lourde pouvant exercer des efforts importants. En outre, il faut une grande quantité d'énergie pour déformer le tube.
Un autre inconvénient de ce procédé de réalisation est qu'il casse les fibres du métal formant le tube à raccorder. Au niveau de la déformation, ce tube est donc fragilisé.
Pour d'autres types de raccords, pour lesquels la déformation du tube est effectuée immédiatement à l'extrémité du tube à raccorder, il est connu de réaliser une déformation du tube par bouterollage. Le brevet EP-O 381 603 B1 décrit un tel procédé de réalisation d'un raccord. Ce procédé permet de respecter les fibres du métal et consomme moins d'énergie mais ne permet pas de réaliser un raccord tels ceux révélés dans le document DE-197 57 946 A1.
La présente invention a alors pour but de fournir un procédé permettant de déformer un tube à distance de son extrémité libre sans le fragiliser.
À cet effet, elle propose un procédé de déformation d'un tube présentant un axe longitudinal, à proximité de son extrémité, dans lequel le tube est mis en place dans une matrice ouvrante présentant une empreinte correspondant à la forme extérieure finale souhaitée, une extrémité libre du tube dépassant hors de la matrice.
Selon l'invention, ce procédé comporte en outre les étapes suivantes :
  • introduction de l'extrémité du tube dépassant de la matrice dans une cavité d'une pièce de forme, cette cavité présentant un fond, une paroi latérale de forme adaptée au tube et à la déformation souhaitée, ainsi qu'une ouverture opposée au fond,
  • appui de l'extrémité du tube contre le fond de la cavité, un jeu subsistant entre l'ouverture de la cavité et la matrice,
  • application d'une force essentiellement axiale sur l'extrémité du tube par l'intermédiaire de la pièce de forme, la zone d'application de la force tournant autour de l'axe longitudinal du tube provoquant ainsi une déformation progressive du tube,
  • retrait de l'extrémité du tube déformé hors de la cavité de la pièce de forme et hors de la matrice.
Le fait que la force permettant de réaliser la déformation ne soit pas appliquée simultanément à toute la périphérie du tube permet de déformer progressivement le tube sans casser les fibres du métal constituant ce tube. Comme le tube est introduit dans une cavité, la déformation est contrôlée. En adaptant la forme de cette cavité, il est possible de laisser sans déformation une partie du tube sur une longueur prédéterminée à partir de son extrémité libre.
Divers moyens sont envisageables pour exercer une force localement sur le tube en tournant autour de l'axe de celui-ci. On peut par exemple envisager d'avoir un galet presseur venant agir sur une paroi de la pièce de la pièce de forme en roulant sur cette paroi et en décrivant un cercle autour de l'axe du tube à déformer.
Dans une forme d'exécution avantageuse du procédé selon l'invention, la pièce de forme est par exemple intégrée à un outil présentant un axe longitudinal incliné par rapport à l'axe du tube et sensiblement sécant avec ce dernier, et la force essentiellement axiale est exercée sur l'extrémité du tube par mise en rotation de l'outil, celui-ci étant alors animé d'un mouvement orbital par rapport à l'axe du tube, et par rapprochement simultané de l'outil et de la matrice.
Dans cette forme d'exécution, l'angle d'inclinaison entre l'axe de révolution de la cavité et l'axe du tube est de préférence compris entre 2 et 5 degrés.
On peut également prévoir qu'un nez de bouterolle, destiné à venir prendre appui sur la paroi intérieure du tube à déformer est introduit dans ce dernier lorsque l'extrémité du tube est introduite dans la cavité de l'outil. On réalise alors un façonnage de l'intérieur du tube en même temps que l'on déforme ce tube.
Dans une autre forme d'exécution d'un procédé selon l'invention, la pièce de forme est placée sur l'extrémité du tube de telle sorte que l'axe longitudinal de la cavité correspond sensiblement à l'axe longitudinal du tube, et un outil extérieur vient en appui sur une face de la pièce de forme opposée à la face dans laquelle est réalisée la cavité.
Dans ce cas, l'outil extérieur est avantageusement un outil d'axe incliné par rapport à l'axe longitudinal du tube et cet outil est animé d'un mouvement orbital par rapport à l'axe longitudinal du tube combiné à une translation vers la matrice.
La présente invention concerne aussi un outil pour la mise en oeuvre d'un procédé de déformation selon l'invention. Cet outil se présente sous la forme d'une pièce sensiblement cylindrique, à l'extrémité de laquelle est réalisée une cavité ouverte, présentant un axe de révolution et comportant un fond sensiblement disposé dans un plan transversal ainsi qu'une zone conique voisine du fond et se rétrécissant en s'éloignant de ce dernier. La cavité présente par exemple du côté de son côté ouvert une seconde zone conique, se raccordant à la première et s'élargissant vers le côté ouvert.
Pour réaliser une nervure, ou un bourrelet annulaire, sur la surface extérieure du tube à déformer, la cavité présente avantageusement une gorge annulaire. De même, pour réaliser une gorge annulaire sur la surface extérieure du tube à déformer, la cavité présente avantageusement une nervure annulaire.
Un autre type d'outil pouvant être utilisé pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention comporte une pièce sensiblement cylindrique, à l'extrémité de laquelle est réalisée une cavité ouverte, présentant un axe de révolution et comportant un fond sensiblement disposé dans un plan transversal ainsi qu'une zone conique voisine du fond et il comporte également un nez de bouterolle monté pivotant par rapport à un axe transversal de la cavité. Ce nez de bouterolle permet un façonnage du tube depuis l'intérieur au cours de la déformation.
Dans une forme de réalisation avantageuse de ce type d'outil, la cavité est réalisée dans une pièce tubulaire dans laquelle vient prendre place le nez de bouterolle, le fond de la cavité étant formé par la base de la bouterolle, ces deux pièces étant montées dans un logement de forme sensiblement cylindrique circulaire, présentant un fond et ouvert à l'extrémité opposée.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemples non limitatifs plusieurs variantes de réalisation d'un procédé selon l'invention et plusieurs outils mis en oeuvre dans ces variantes.
  • Figures 1 à 4 représentent de manière schématique quatre étapes d'un procédé pour déformer un tube à proximité de l'une de ses extrémités,
  • Figure 5 est une vue en coupe montrant un raccord obtenu lors de la déformation illustrée sur les figures 1 à 4,
  • Figure 6 est une vue correspondante à la figure 4 pour un procédé identique utilisant un outil différent,
  • Figure 7 est une vue en coupe montrant un raccord utilisant un tube tel que représenté déformé sur la figure 6,
  • Figure 8 est une vue correspondant à la figure 4 pour une autre variante de réalisation,
  • Figure 9 est une vue en coupe d'un raccord obtenu avec un tube tel que représenté sur la figure 8,
  • Figures 10 à 13 sont des vues montrant une variante d'un procédé selon l'invention,
  • Figure 14 est une vue en coupe montrant un raccord obtenu avec un tube déformé par le procédé illustré sur les figures 10 à 13,
  • Figure 15 montre à échelle agrandie une variante de réalisation de l'outil représenté sur les figures 10 à 13, et
  • Figure 16 est une vue correspondante à la figure 15 pour une autre variante de réalisation d'un outil selon l'invention.
    • Les figures 1 à 4 représentent une matrice ouvrante 2 comportant deux mâchoires 4. Entre ces deux mâchoires, vient prendre place un tube 6. Ce tube est disposé de telle sorte qu'une extrémité libre de celui-ci fait saillie hors de la matrice 2. On reconnaít également sur ces figures un outil 8 présentant une face frontale 10 dans laquelle est réalisée une cavité 12.
    Le tube 6 est un tube métallique cylindrique circulaire. Il présente un axe longitudinal de symétrie 14.
    La matrice 2 est destinée à maintenir le tube 6 pendant sa déformation et elle détermine également en partie la forme du tube déformé. Les deux mâchoires 4 formant la matrice 2 sont appuyées l'une vers l'autre par des moyens non représentés et connus de l'homme du métier. De cette manière, elles viennent serrer et maintenir le tube 6 en place. Une extrémité libre 16 du tube 6 fait saillie hors de la matrice 2. La déformation du tube 6 sera réalisée au niveau où le tube 6 sort de la matrice 2.
    Les mâchoires 4 présentent un évidement 18 correspondant sensiblement à la surface extérieure du tube à déformer. Les dimensions de cet évidement 18 sont adaptées pour permettre un excellent serrage du tube 6. Au niveau de la face 20 de la matrice de laquelle l'extrémité libre 16 du tube fait saillie, une rainure supplémentaire 22 est réalisée dans chaque mâchoire 4. La forme de cette rainure 22 est adaptée à la déformation que l'on souhaite réaliser.
    L'outil 8 comporte une broche 24 à l'extrémité de laquelle est fixée une pièce de forme 26. La cavité 12 est réalisée dans la pièce de forme 26. La broche 24 et la pièce de forme 26 sont deux pièces d'enveloppe extérieure sensiblement cylindrique circulaire et présentent chacune un axe de révolution commun 28. Cet axe 28 est sécant avec l'axe 14 du tube et est incliné par rapport à celui-ci d'environ 4°.
    La cavité 12 présente une ouverture 30 au niveau de la face frontale 10. A l'opposé de l'ouverture 30, la cavité 12 présente un fond 32 sensiblement transversal par rapport à l'axe 28. Du côté du fond 32, la cavité 12 présente une surface 34 tronconique. Ce tronc de cône va en se rétrécissant vers l'ouverture 30. Avant cette ouverture 30, la surface de la cavité 12 s'élargit à nouveau. La cavité 12 présente donc un rétrécissement 36. Cet élargissement de la cavité 12 du côté de l'ouverture 30 se présente sous la forme de deux zones tronconiques avec des angles de cône différents.
    La figure 1 montre uniquement les différents objets mis en oeuvre pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. Sur la figure 2, comme on le constate aisément, un déplacement relatif entre l'outil et la matrice a eu lieu. On suppose ici que la matrice 2 est fixe tandis que l'outil 8 peut se déplacer en translation selon une direction parallèle à l'axe 14 du tube 6. Ainsi, l'outil 8 s'est rapproché de la matrice 2 et l'extrémité libre 16 du tube 6 pénètre dans la cavité 12 de la pièce de forme 26. L'outil 8 est alors entraíné en rotation autour de l'axe 14 du tube. Cet outil est alors animé d'un mouvement orbital par rapport au tube 6. L'axe 28 de l'outil est alors entraíné de manière à décrire un cône autour de l'axe 16 du tube 2. Ce mouvement de rotation est combiné au mouvement de translation selon la direction déterminée par l'axe 14 du tube 6. Le porte-outil permettant l'entraínement de l'outil 8 n'est pas représenté au dessin. Un tel porte-outil est connu de l'homme du métier. On peut utiliser ici une machine à bouteroller du même type que celle décrite dans le document FR-2 660 219.
    Au cours du rapprochement de l'outil 8 vers la matrice 2, J'extrémité libre 16 du tube vient en butée contre le fond 32 de la cavité 12. La profondeur de la cavité 12 et la longueur du tube faisant saillie hors de la matrice sont telles que, lorsque l'extrémité 16 du tube vient en butée contre le fond 32 de la cavité, il reste encore un espace entre la face frontale 10 de l'outil et la face 20 de la matrice. L'outil continue à être entraíné dans son mouvement orbital et dans son mouvement de translation pour provoquer la déformation du tube 6. Grâce à la combinaison de ces deux mouvements, l'outil 8 exerce sur le tube 6, notamment sur son extrémité libre 16, une force sensiblement axiale. Cette force n'est pas exercée sur toute la périphérie du tube mais localement. La zone d'application de cette force tourne avec l'outil 8. On a donc une force qui se déplace à la périphérie du tube. Ceci permet de réaliser une déformation "en douceur" qui ne brusque pas le matériau constitutif du tube et ne casse pas les fibres du métal.
    La zone tronconique 34 de la cavité 12 est telle que, lors de la rotation de l'outil 8, l'extrémité libre 16 du tube 6 ne soit pas déformée. La déformation du tube 6 commence au niveau du rétrécissement 36 de la cavité. L'outil 8 vient repousser la matière du tube 6 dans la rainure 22 réalisée dans les mâchoires 4. En même temps, la partie de la cavité se trouvant entre le rétrécissement 36 et l'ouverture 30 vient façonner l'extérieur du tube pour lui donner la forme souhaitée. Comme représenté sur la figure 4, l'outil 8 vient buter contre la face 20 de la matrice 2. La déformation du tube est achevée. On retire alors l'extrémité libre 16 du tube hors de la cavité 12 et on ouvre les mâchoires 4. Le tube est ainsi libéré.
    La figure 5 montre un raccord réalisé avec le tube déformé grâce au procédé illustré par les figures 1 à 4. On reconnaít dans ce raccord le tube 6 déformé, un écrou 38, un mamelon fileté 40 présentant une surface conique intérieure 42, ainsi qu'un joint 44. Ces différentes pièces sont connues de l'homme du métier et sont normalisées. Elles ne sont donc pas décrites en détail ici. Le bourrelet extérieur 46 qui a été obtenu par repoussage du tube dans la rainure 22 des mâchoires 4 sert de butée au fond de l'écrou 38. La zone façonnée de l'extérieur par la pièce de forme 26 sert de support au joint 44. Ce dernier vient en appui sur la face frontale du mamelon 40.
    La figure 6 montre une variante de l'outil 8. Ainsi, il est possible de déformer différemment le tube 6. lci, dans la zone de la cavité comprise entre l'ouverture 30 et le rétrécissement 36, la cavité présente une nervure annulaire 48 qui est destinée à réaliser une gorge 50 à la surface extérieure du tube 6. Cette gorge 50 est destinée à recevoir un joint torique 52. Le procédé de déformation du tube est identique à celui décrit précédemment. Il n'est donc représentée au dessin qu'une étape de ce procédé correspondant à l'étape montrée sur la figure 4.
    De même sur la figure 8 on représente une étape du procédé de déformation correspondant à l'étape représentée sur la figure 4. lci, la zone de la cavité comprise entre le rétrécissement 36 et l'ouverture 30 comporte une gorge annulaire 54. Cette gorge 54 permet de réaliser au niveau de la surface extérieure du tube un second bourrelet 56. Comme représenté sur la figure 9, on retrouve donc le premier bourrelet 46 et le second bourrelet 56. Ce second bourrelet 56 se situe au niveau de la surface conique 42 du mamelon 40. Entre les deux bourrelets 46 et 56 est placé le joint torique 52. On réalise donc ici une étanchéité au niveau de la surface conique 42.
    Les figures 10 à 13 illustrent une variante du procédé de déformation décrit en référence aux figures 1 à 4. Comme on peut le voir sur ces figures, l'outil utilisé est ici fort différent des outils représentés sur les figures 1 à 4, 6 et 8. Dans le principe, on retrouve une pièce de forme 126 dans laquelle est ménagée une cavité 112. Au centre de la cavité 112 se trouve toutefois un nez de bouterolle 158 monté pivotant autour d'un axe transversal 160. La pièce de forme 126 et le nez de bouterolle 158 sont montés dans un logement ménagé dans un support 162. Ce support est lui-même monté sur une broche 124. La broche 124 et le support 162 présentent un axe de révolution commun 128. Du côté de la matrice 2, on retrouve les mêmes éléments. La seule différence que l'on note sur les figures 10 à 13 au niveau de la matrice concerne la rainure 22 qui présente une forme légèrement différente. Comme pour le procédé décrit précédemment, l'axe 14 du tube 6 est sécant avec l'axe 128 de l'outil et l'angle formé entre l'axe 14 et l'axe 128 est d'environ 4°.
    Le procédé de déformation est ici le suivant.
    Au cours d'une première étape, représentée sur la figure 10, l'outil se rapproche de la matrice 2. Il présente alors un mouvement de translation selon la direction donnée par l'axe 14 du tube 6. Au cours de ce mouvement de rapprochement, l'outil peut également être animé d'un mouvement orbital tel que décrit ci-dessus. L'axe 128 de l'outil décrit alors un cône autour de l'axe 14 du tube. Comme on l'aperçoit sur la figure 10, le nez de bouterolle vient en appui contre la paroi intérieure du tube 6. Le bord du nez de cette bouterolle est arrondi de manière à faciliter son introduction dans le tube 6. Lorsque le mouvement de rapprochement continue, le nez de bouterolle 158 pivote autour de son axe 160 et rentre dans le tube 6. La surface de contact entre la pièce de forme 126 et la base du nez de bouterolle 158 est sensiblement sphérique. Un ressort 164 maintient la pièce de forme en appui sur le nez de bouterolle.
    Une fois le nez de bouterolle introduit dans le tube 6 comme montré sur la figure 11, le mouvement de rapprochement de l'outil vers la matrice se continue, une paroi du tube 6 vient alors buter contre le fond de la cavité 112. lci, le fond de la cavité 112 est réalisé par la base du nez de bouterolle 158. Ceci est représenté sur la figure 12. Le mouvement de rapprochement de l'outil combiné à son mouvement orbital se continue. On a alors, comme expliqué précédemment, application d'une force sensiblement axiale sur l'extrémité libre du tube. Cette force est exercée de manière localisée, la zone d'application tournant à la périphérie du tube. Toutefois, on a ici, en plus de la déformation par la paroi extérieure, un façonnage de l'intérieur du tube grâce au nez de bouterolle. De cette manière, il est possible de maítriser précisément l'épaisseur du tube dans la zone déformée.
    Une fois la déformation réalisée, l'outil s'éloigne de la matrice et les mâchoires 4 de cette dernière sont ouvertes afin de libérer le tube déformé. Ce tube est alors utilisé pour réaliser par exemple un raccord tel que représenté sur la figure 14. On retrouve ici un écrou 138 venant en prise sur un mamelon fileté 140. Bien entendu, l'écrou 138 est monté sur le tube 6 avant la déformation de ce dernier. Dans ce raccord, on remarque que le tube 6 présente également un bourrelet 146 contre lequel vient prendre appui le fond de l'écrou 138. Au niveau de ce bourrelet 146 on remarque que le tube présente une surépaisseur qui a pu être réalisée grâce au nez de bouterolle 158.
    La figure 15 montre plus en détail et à échelle agrandie une variante de réalisation d'un outil pouvant être utilisée dans le procédé illustré sur les figures 10 à 13. On retrouve ici une pièce de forme 126 et un nez de bouterolle 158. Ces deux pièces sont logées dans une pièce support 162. Cette dernière est montée à l'extrémité d'une broche 124. En position de repos, cet ensemble présente un axe de révolution 128.
    Le nez de bouterolle comporte une base bombée à fond 166 plat. La pièce support 162 est en forme de pot. Le fond plat 166 du nez de bouterolle vient reposer contre le fond intérieur de la pièce support 162. La base du nez de bouterolle 158 porte une saillie tronconique s'étendant le long de l'axe 128 (en position de repos de l'ensemble). Cette saillie tronconique porte à son extrémité une nervure annulaire dont la forme est adaptée au façonnage souhaité de l'intérieur du tube 6. Au niveau du passage entre la base du nez de bouterolle et la saillie tronconique, se trouve l'axe 160 d'articulation du nez de bouterolle. Cet axe est transversal par rapport à l'axe 128 de l'outil.
    La pièce de forme 126 est ici une pièce tubulaire. Elle vient recouvrir à la manière d'une bague le nez de bouterolle 158. Au niveau de la base du nez de bouterolle, la pièce de forme 126 est en contact. La surface de contact est une surface sensiblement sphérique. Cette surface permet au nez de bouterolle de pivoter sans induire un pivotement de la pièce de forme 126. Au niveau de la saillie tronconique du nez de bouterolle, un jeu subsiste entre le nez de bouterolle et la pièce de forme. Ce jeu est destiné à permettre le passage de la paroi du tube 6 à déformer. La surface extérieure de la pièce de forme 126 est sensiblement cylindrique circulaire. Elle vient épouser la paroi intérieure de la pièce support 162 en forme de pot. Une bague élastique 168 vient maintenir l'ensemble formé par le nez de bouterolle 158 et la bague 126 dans la pièce support 162.
    La figure 16 montre une variante d'un outil pouvant être utilisée pour réaliser une déformation du tube 6 à proximité de son extrémité libre 16. lci, la matrice 2 reste inchangée. Elle comporte deux mâchoires 4, une face 20 de laquelle fait saillie le tube 6 à déformer, et un logement pour recevoir le tube. Des rainures 22 sont également prévues pour permettre la déformation de la paroi du tube.
    lci, l'outil est réalisé en deux pièces distinctes : une douille de forme 226 et une bouterolle plate inclinée 270.
    La pièce de forme 126 présente la forme d'une douille fermée à l'une de ses extrémités. Cette pièce de forme présente donc une cavité 212. Cette cavité est de forme adaptée au tube et à la déformation souhaitée du tube. La pièce de forme 226 présente un axe de révolution. Lorsque la pièce de forme est mise en place sur l'extrémité libre 16 du tube 6. Cet axe de révolution est confondu avec l'axe 14 du tube. Du côté opposé à la face dans laquelle débouche la cavité 212, la pièce de forme présente un fond plat 272 transversal.
    La bouterolle plate inclinée comporte une broche 224 d'axe 228. Cet axe 228 est sécant avec l'axe 14 du tube et est incliné par rapport à cet axe. A l'extrémité de la broche 224, est montée une tête de bouterolle 274 présentant une face frontale 276 conique aplatie. L'angle du cône est tel que la face frontale présente une arête 278 perpendiculaire à l'axe 14 du tube.
    Pour réaliser la déformation du tube, la pièce de forme 226 est mise en place sur l'extrémité libre du tube 6. Cette pièce de forme peut être reliée à la matrice 2. Cette liaison permet un déplacement en translation le long de l'axe 14 de la pièce de forme 226. L'extrémité libre du tube 16 vient en appui au fond de la cavité 212 de la pièce de forme 226. La bouterolle plate inclinée est animée d'un mouvement orbital. Son axe 228 décrit donc un cône autour de l'axe 14. Cette bouterolle 270 est également animée d'un mouvement de translation selon la direction donnée par l'axe 14 vers la matrice 2. La bouterolle 270 vient appuyer par sa face frontale 276 sur le fond 272 de la pièce de forme 226. Au cours de ce mouvement, il y a toujours une arête 278 en contact avec le fond 272 de la pièce de forme 226. Cette ligne de contact tourne autour de l'axe 14. La bouterolle 270 exerce sur la pièce de forme 226 une force sensiblement axiale. Cette force est intégralement retransmise au tube 16. Elle est localisée à la position angulaire de l'arête 278 qui est au contact avec le fond 272. Au cours du mouvement orbital de la bouterolle 270, la zone d'application de la force se déplace sur la périphérie de l'extrémité libre du tube. Une fois la déformation souhaitée réalisée, on retire la bouterolle et la pièce de forme 226 et on libère le tube déformé en ouvrant la matrice 2.
    Tous les procédés décrits ci-dessus permettent de déformer un tube à proximité de son extrémité libre. Ces procédés sont des procédés économiques car l'énergie mise en oeuvre pour déformer un tube est inférieure à l'énergie mise en oeuvre par les procédés de l'art antérieur permettant de réaliser une telle déformation. De plus, ces procédés permettent de déformer un tube métallique sans casser les fibres du métal. De ce fait, au niveau de la déformation le tube ne présente pas de faiblesse. La solidité et la rigidité du tube restent constantes sur toute sa longueur.
    Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux procédés décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs, ni aux outils décrits eux aussi à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes dans le cadre des revendications ci-après.

    Claims (12)

    1. Procédé de déformation d'un tube (6) présentant un axe longitudinal (14), à proximité de son extrémité (16), dans lequel le tube (6) est mis en place dans une matrice (2) ouvrante présentant une empreinte (22) correspondant à la forme extérieure finale souhaitée, une extrémité libre (16) du tube dépassant hors de la matrice (2), caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes :
      introduction de l'extrémité (16) du tube dépassant de la matrice (2) dans une cavité (12;112;212) d'une pièce de forme (26;126;226), cette cavité présentant un fond (32), une paroi latérale de forme adaptée au tube et à la déformation souhaitée, ainsi qu'une ouverture (30) opposée au fond (32),
      appui de l'extrémité du tube (16) contre le fond (32) de la cavité (12;112;212), un jeu subsistant entre l'ouverture de la cavité et la matrice,
      application d'une force essentiellement axiale sur l'extrémité (16) du tube par l'intermédiaire de la pièce de forme (26;126;226), la zone d'application de la force tournant autour de l'axe longitudinal (14) du tube provoquant ainsi une déformation progressive du tube,
      retrait de l'extrémité du tube déformé hors de la cavité (12;112;212) de la pièce de forme et hors de la matrice (2).
    2. Procédé de déformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de forme (26;126) est intégrée à un outil (8) présentant un axe longitudinal (28;128) incliné par rapport à l'axe du tube et sensiblement sécant avec ce dernier, et en ce que la force essentiellement axiale est exercée sur l'extrémité du tube par mise en rotation de l'outil, celui-ci étant alors animé d'un mouvement orbital par rapport à l'axe (14) du tube, et par rapprochement simultané de l'outil (8) et de la matrice (2).
    3. Procédé de déformation selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison entre l'axe (28;128) de révolution de la cavité et l'axe (14) du tube est compris entre 2 et 5 degrés.
    4. Procédé de déformation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un nez de bouterolle (158), destiné à venir prendre appui sur la paroi intérieure du tube (6) à déformer est introduit dans ce dernier lorsque l'extrémité (16) du tube est introduite dans la cavité (112) de l'outil.
    5. Procédé de déformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de forme (226) est placée sur l'extrémité (16) du tube de telle sorte que l'axe longitudinal de la cavité (212) correspond sensiblement à l'axe longitudinal (14) du tube, et en ce qu'un outil extérieur (270) vient en appui sur une face (272) de la pièce de forme (226) opposée à la face dans laquelle est réalisée la cavité (212).
    6. Procédé de déformation selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'outil extérieur est un outil (270) d'axe incliné (228) par rapport à l'axe (14) longitudinal du tube et en ce que cet outil est animé d'un mouvement orbital par rapport à l'axe longitudinal du tube combiné à une translation vers la matrice (2).
    7. Outil (8) pour la mise en oeuvre d'un procédé de déformation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une pièce sensiblement cylindrique, à l'extrémité de laquelle est réalisée une cavité (12) ouverte, présentant un axe de révolution (28) et comportant un fond (32) sensiblement disposé dans un plan transversal ainsi qu'une zone conique (34) voisine du fond (32) et se rétrécissant en s'éloignant de ce dernier.
    8. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cavité (12) présente du côté de son côté ouvert (10) une seconde zone conique, se raccordant à la première et s'élargissant vers le côté ouvert (10).
    9. Outil selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la cavité (12) présente une gorge annulaire (54).
    10. Outil selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la cavité (12) présente une nervure annulaire (48).
    11. Outil pour la mise en oeuvre d'un procédé de déformation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce sensiblement cylindrique, à l'extrémité de laquelle est réalisée une cavité ouverte (112), présentant un axe de révolution (128) et comportant un fond sensiblement disposé dans un plan transversal ainsi qu'une zone conique voisine du fond et en ce qu'il comporte également un nez de bouterolle (158) monté pivotant par rapport à un axe transversal (160) de la cavité.
    12. Outil selon la revendication 11, caractérisé en ce que la cavité est réalisée dans une pièce tubulaire (126) dans laquelle vient prendre place le nez de bouterolle (158), le fond de la cavité étant formé par la base de la bouterolle, ces deux pièces étant montées dans un logement de forme sensiblement cylindrique circulaire, présentant un fond et ouvert à l'extrémité opposée.
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