FR2493195A1

FR2493195A1 - Procede et dispositif de formage electromagnetique appliques a la realisation d'emboitements sur des tubes metalliques

Info

Publication number: FR2493195A1
Application number: FR8023500A
Authority: FR
Inventors: Philippe Francois Marie Estebe
Original assignee: TECH IRRIGATION EXPLOIT
Current assignee: TECH IRRIGATION EXPLOIT
Priority date: 1980-11-04
Filing date: 1980-11-04
Publication date: 1982-05-07
Also published as: ES8300526A1; BR8107102A; ES506805A0; FR2493195B1; MA19321A1; IT8124795A0; IT1140034B; OA06934A; GB2086284A

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FORMAGE PAR VOIE ELECTROMAGNETIQUE D'EXTREMITES MALE OU FEMELLE DE TUBES, EN VUE DE REALISER DES RACCORDS DU TYPE A EMBOITEMENT. SUIVANT L'INVENTION, LE TUBE 1 EQUIPE D'AU MOINS UNE PAROI DE RENFORCEMENT 8 EST DISPOSE A L'INTERIEUR D'UNE MATRICE 6 DONT LA SURFACE INTERNE PRESENTE LA FORME DE LA DEFORMATION A REALISER. UNE BOBINE D'INDUCTION 9 EST MISE EN PLACE A L'INTERIEUR DU TUBE 1 ET EST ALIMENTEE PAR UNE DECHARGE ELECTRIQUE. DES FORCES DE REPULSION NAISSENT AU SEIN DES ELEMENTS EN PRESENCE ET LE TUBE 1 ET SA PAROI DE RENFORCEMENT 8 SONT PLAQUES CONTRE LA SURFACE INTERNE DE LA MATRICE 6 ET EN EPOUSENT LA FORME. APPLICATION NOTAMMENT A LA REALISATION D'EXTREMITES MALE OU FEMELLE DE TUBES EN ALUMINIUM OU EN ALLIAGES D'ALUMINIUM UTILISES DANS LE DOMAINE DE L'IRRIGATION.

Description

La* présente invention concerne la réalisation par voie électro-

magnétique de déformations sur au moins une des extrémités de tubes métalliques. Les tubes métalliques visés sont, par exemple, ceux utilisés dans le domaine de l'irrigation pour réaliseraprès raccordement étan-

chedes conduites véhiculant l'eau.

Pour de tels tubes, le matériau constitutif généralement utilisé

est l'aluminium ou ses alliages.

les déformations a apporter aux extrémités des tubes peuvent être réalisées sous la forme de retreintes dans le cas de la partie mâle d'un emboîtementou sous la forme d'une expansion dans le cas de

la partie femelle d'un emboîtement.

Outre les modifications de diamètre engendrées, à savoir une aug-

mentation ou une réduction du diamètre initial du tube, la déformation vise également la réalisation d'autres profils,par exemple des gorges

destinées à recevoir des garnitures d'étanchéité.

En règle générale, on appelle tube un corps creux destiné à véhi-

culer un fluide, dont la forme est parfaitement cylindrique d'une extré-

mité à l'autre; on appelle tuyau un corps creux destiné à véhiculer un

fluide dont au moins l'une des extrémités présente une déformation défi-

nissant un élément de raccordement ou permettant de recevoir un élément

de raccordement indépendant.

A des fins de simplicité, dans la présente demande, le mot tube

sera uniquement utilisé, il désignera indifféremment les tubes propre-

ment dit.% les tuyaux, les conduites et les canalisations.

On sait déjà réaliser, sur des tubes métalliques, à paroi mince ou épaisse,des déformations par exemple en vue de réaliser la partie

mâle ou femelle d'un emboîtement.

De telles déformations sont en général réalisées à la presse,par formage à froid ou à chaud, au moyen d'un mandrin expansible ou non,

voire par explosion.

De telles techniques donnent de bons résultats mais nécessitent

une installation lourde comportant en général plusieurs pièces mécani-

ques mobiles.

De plus, l'énergie nécessaire à la réalisation de la déformation

est importante et la durée totale de mise en oeuvre ne peut pas descen-.

-2 -

dre en dessous d'un certain seuil déterminé par la vitesse de déplace-

ment des éléments méçaniques du dispositif.

On connaSt également des dispositifs faisant appel à un:fluide incompressible qui, soumis à une surpression engendre Ses déformations

à apporter au tube.

De tels dispositifs sont encore plus complexes et plus délicats à mettre en oeuvre que les précédentsnotamment en raison de problèmes d'étanchéité et de pression découlant de l'utilisation d'un fluide de "gonflage"; en pratique ceux-ci ne peuvent 8tre utilisés que pour des

applications particulières.

On sait par ailleurs qu'il est possible de déformer des-matériaux

magnétiques par voie électromagnétique.

Le procédé consiste à générer, par électromagnétisme, desforces

de répulsion ou d'attraction entre une partie fixe constituée par exem-

ple par la source électromagnétique et la pièce à déformer.

Les forces ainsi créées provoquent le déplacement de la pièce à former qui se traduit par une déformation lorsque celle-ci vient en

contact avec une paroi fixe.

L'invention a pour but la réalisation de déformations sur des tubes métalliques de façon simple,rapide et efficace en ne nécessitant pas des installations lourdes et complexes telles que celles précitées

et en mettant à profit les enseignements des techniques connues de for-

mage par voie électromagnétique.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de formage par voie électromagnétique caractérisé par le fait qu'il est appliqué à des

tubes métalliques en vue de réaliser sur au moins l'une de leurs extré-

mités, la partie mâle ou femelle d'un raccord à emboîtement et les pro-

fils ou gorges nécessaires pour la mise en place de garnitures d'étan-

chéité.

Suivant une caractéristique de l'invention, le procédé se carac-

térise par le fait qu'il est appliqué à des tubes en aluminium ou en

alliages d'aluminium destinés à la réalisation de réseaux d'irrigation.

Une caractéristique essentielle de l'invention réside dans la fait que, lors de la mise en oeuvre du procédé, la partie du tube à déformer est renforcée par au moins une paroi additionnelle interne ou externe

au tube.

Selon une variante de l'invention, la paroi de renforcement est réalisée par un repli, vers l'extérieur ou vers l'intérieur de la paroi

du tube elle-même. -

Lors de la mise en marche du procédé, dans le cas ou au moins une paroi tubulaire de renforcement est prévue, la déformation engendrée par voie électromagnétique peut être soit appliquée en un seul temps c'est-à-dire à la fois au tube et aux parois de renforcement, soit en

plusieurs temps c'est-à-dire d'abord aux parois de renforcement et en-

suite au tube lui-même.

L'invention a également pour objet le dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé précité, celui-ci est caractérisé par le fait qu'il comporte une bobine d'induction alimentée pendant un temps très court

par un courant d'intensité très élevée, la bobine étant disposée à l'in-

térieur du tube et de ses éventuelles parois complémentaires de renfor-

cement, l'ensemble étant disposé à l'intérieur d'une matrice dont la paroi intérieure présente une forme correspondant à la déformation que

l'on veut appliquer au tube et à ses renforts.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront

à la lecture de la description ci-après, en faisant référence aux des-

sins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs parmi lesquels:

- la fig. 1 montre un exemple de raccord à emboîtement.

- la fig. 2 est une vue en coupe axiale du dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention, le tube et son renfort étant

représentés avant déformation.

- la fig. 3 est une vue analogue à celle de la fig. 2 dans laquelle

le tube et son renfort sont représentés après déformation.

- la fig. 4 est une variante du dispositif de la fig. 2 dans la-

-4 -

quelle la paroi cylindrique de renfort est disposée non plus, à l'exté-

rieur du tube mais à l'intérieur de celui-ci, le tube et son renfort

étant représentés avant déformation.

- la fig. 5 est une vue du dispositif de la fig. 4, le tube et son renfort étant représentés après déformation. - la fig. 6 est une vue d'une seconde variante du dispositif de la

fig. 2, le tube renforcé étant représenté avant déformation.

- la fig. 7 est une vue du dispositif de la fig. 6 dans laquelle le

tube renforcé est représenté après déformation.

- la fig. 8 est une vue d'une variante du dispositif de la fig. 6,

le tube renforcé étant représenté avant déformation.

- la fig. 9 est une vue du dispositif de la fig. 8 dans laquelle le

tube renforcé est représenté après déformation.

- les fig. 10, 11, 12 et 13 montrent une variante de mise en oeuvre du procédé,de l'invention dans laquelle, la déformation du tube et de sa paroi cylindrique de renforcement n'est pas opérée en une seule fois mais en deux temps, on commence par déformer la paroi de renforcement puis le

tube lui-même.

Le procédé et le dispositif de l'invention vont maintenant être dé-

crit en faisant référence aux fig. 1, 2 et 3.

Le procédé vise la réalisation d'un emboîtement permettant de raccor-

der de façon étanche deux tubes 1 et 2.

Pour ce faire, on réalise des déformations par voie électromagnéti-

que de façon à obtenir une extrémité mâle 3, par exemple pour le tube 2 et une extrémité femelle 4, par exemple pour le tube 1, la coopération des deux extrémités mâle et femelle 3 et 4 constituant un raccord dit à

emboîtement, repéré dans son ensemble par la référence 5 (fig.l). -

Le procédé de l'invention est avant tout utilisé pour réaliser l'ex-

trémité femelle 4 d'un tube 1.

Il peut éventuellement être utilisé pour réaliser l'extrémité mâle 3 mais en général cette extrémité mâle sera constituée par l'extrémité

d'origine du tube 2 sans qu'il soit besoin de déformer celle-ci.

Dans tout ce qui suit, le procédé sera décrit comme étant appliqué à la réalisation d'une extrémité femelle telle que 4 sans que cela soit limitatif.

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- 5 - Le dispositif de la fig. 2 montre le tube 1 dont on cherche à

déformer l'extrémité en vue de réaliser une partie femelle 4.

Le tube 1 est enfilé à l'intérieur dỏe mEtire 6 dont la surface interne correspond- à la surface extérieure de la déformation qu'on va inculquer au tube 1. Cette surface interne de la matrice 6 présente notamment des gorges 7 qui se traduiront au niveau du tube 1 par des déformations définissant des gorges internes dans lesquelles pourront être logées

des garnitures d'étanchéité par exemple toriques.

*Entre la surface extérieure du tube 1 et la matrice 6 est inter-

posée une paroi de renforcement 8 qui, dans cet exemple de réalisation-

est constituée par une virole ou manchon cylindrique enfilé autour de

l'extrémité du tube 1.

Cette paroi de renforcement complémentaire 8 peut être de même épaisseur que l épaisseur de la paroi du tube 1 ou non et en un matériau

constitutif identique ou non à celui du tube 1.

Dans le domaine de l'irrigation, l'invention vise particulièrement

des tubes 1 réalisés en alliages d'aluminium ou en aluminium.

A l'intérieur du tube 1 et de sa paroi de renforcement 8 est enfi-

lée une bobine d'induction 9 comportant de multiples spires d'un conduc-

teur électrique relié à une source de courant 10 qui peut être par exem-

ple constituée par une batterie de condensateurs 11.

La déformation qui va être appliquée à l'extrémité du tube 1 et à

26 son renfort cylindrique 8 est obtenue par voie électromagnétique.

Pour cela, la bobine d'induction 9 est alimentée pendant un temps

très bref, par exemple de l'ordre de 20 à 30 microsecondes par un cou-

rant de très forte intensité issu de la source 10 pouvant être de l'ordre c

2000 à 5000 ampères.

Cet ampèrage n'est indiqué qu'à titre d'exemple, en effet les possibilités de la bobine d'induction 9 dépendent du nombre de spires

qu'elle comporte.

Lors de l'envoi de cette décharge électrique dans la bobine d'in-

duction 9 celle-ci se comporte comme le primaire d'un transformateur électrique ou inducteur, le tube 1 se comporte alors comme le secondaire

de ce transformateur c'est-à-dire comme l'induit.

-6 - Il nait alors au sein du tube 1 un courant induit de sens inverse

à celui circulant dans la bobine d'induction 9.

Ces deux courants créent des forces de répulsion de la paroi du tube

1 vers l'extérieur et celle-ci, en même temps que la paroi de renforce-

ment 8 est plaquée contre la surface interne de la matrice 6 et en épou-

se la forme.

Au démontage, l'extrémité du tube 1 (fig. 3) présente d'abord une

augmentation de diamètre qui est visible en faisant référence aux poin-

tillés 12 figurant le diamètre initial du tube 1 et aussi des gorges internes 13 réalisées conjointement sur la paroi du tube 1 et sur la paroi de renfort 8, définissant des logements annulaires internes pour des garnitures d'étanchéité et se traduisant à l'extérieur du tube 1

par des bossages annulaires 14.

Les fig. 4 et 5 illustrent une variante du dispositif des fig. 2 et

3 et ne justifient pas une nouvelle description complète puisque la

seule différence réside dans le fait que la paroi de renforcement, telle que 8 à la fig. 2, et qui porte à la fig. 4 la référence 15 est cette fois, non plus disposée à l'extérieur du tube 1, mais à l'intérieur de celui-ci.

Le procédé est également mis en oeuvre de la même façon.

Il est à remarquer que dans l'ensemble des figures, les intervalles prévus d'une part entre la paroi du tube 1 et la paroi de renforcement 8 ou 15 et d'autre part entre la surface extérieure du tube 1 ou de sa paroi de renforcement 8 externe et la surface intérieure de la matrice 6

sont exagérés à des fins de clarté.

Suivant l'exemple des fig. 6 et 7, la paroi de renforcement 16 de l'extrémité du tube 1 est interne comme dans le cas de la fig. 4 mais elle n'est pas réalisée par un manchon ou une virole rapporté mais par

un repli de la paroi du tube 1 elle-même vers l'intérieur par retourne-

ment. Ce doublage de la paroi de l'extrémité du tube 1 peut être obtenu par

divers moyens mécaniques connus, cette variante est notamment intéressan-

te dans le cas o le tube 1 a une épaisseur faible c'est-à-dire lorsque

l'opération de retournement est facile et peut être réalisée par des dis-

positifs mécaniques simples.

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-7- Le procédé et donc l'opération de déformation au sein de la

matrice 6 sont tout fait conformes à ceux des figures précédentes.

Le cas des fig. 8 et 9 est très voisin de celui des fig'- 6 et 7 puisque en effet on retrouve à l'extrémité du tube 1 un doublage de sa paroi réalisé cette fois par un retournement externe réalisant une paroi

de renforcement 17.

Les fig. 10 à 13 illustrent une mise en oeuvre du procédé de

l'invention différente de celle illustrée par les figures précédentes.

Dans l'exemple considéré,le renforcement de l'extrémité de la pa--

roi du tube 1 est réalisé au moyen d'un manchon 8 externe,indépendant

tout comme dans le cas de la fig. 2.

Bien entendule procédé concerné pourrait être appliqué aux cas o le renforcement est réalisé par des paroi complémentaires 15, l6et 17 conformément à ce qui est représenté respectivement aux fig. 4, 6 et 8. La mise en oeuvre est différente par le fait qu'elle consiste à opérer en deux temps; on commence en effet par introduire la paroi de renforcement eu manchon 8 à l'intérieur de la matrice 6 (fig. 10) et on procède (fig. 11) à la déformation par voie électromagnétique de cette

paroi 8 seule.

Ce n'est que lorsque celle-ci est déformée et maintenue en place

au sein de la.matrice 6 qu'on introduit (fig. 12) le tube 1 dans la ma-

trice 6 autour de la bobine d'induction 9 et on procède cette fois (fig.

13) à la déformation de la paroi du tube 1 seule.

Diverses variantes de l'invention peuvent être envisagées sans sortir de son cadre et on peut prévoir notamment - l'application de l'invention à des tubes 1 réalisés en un autre matériau que l'aluminium ou les alliages d'aluminium; l'invention est

notamment appliquable au cas de tubesl en acier ou aciers alliés.

les parois de renforcement 8 et 15 peuvent être en des matériaux différents de celui constituant le tube à déformey le nombre - 8 - de ces parois pour une même extrémité de tube 1 peut être de 2, 3 voire plus.

- on peut dans certains cas utiliser plusieurs parois de renfor-

cement en des matériaux différents, - l'épaisseur des diverses parois de renforcement peut être ou

non égale à l'épaisseur de la paroi du tube 1 à déformer.

- la source de courant telle que 10 qui permet d'envoyer une dé-

charge électrique à la bobine d'induction 9 peut être également réalisée

par d'autres éléments que des condensateurs 11.

Il va de soit que la forme interne de la matrice 6 telle qu'elle-

est représentée sur l'ensemble des figures 2 à 13 n'est qu'un exemple

non limitatif.

Il est en effet possible d'appliquer l'invention pour réaliser

par exemple un emboîtement simple c'est-à-dire pour réaliser sur l'ex-

trémité du tube 1 une tulipe dépourvue de gorge.

L'invention est applicable à d'autres éléments tubulaires que des tubes l, comme par exemple desmanchons de raccordement, des viroles intermédiaires.

Une variante importante de l'invention doit être explicitée.

Elle est par exemple applicable pour la réalisation non pas de

déformations par expansion de l'extrémité d'un tube 1 mais à la réali-

sation de rétreintes.

Dans un -tel cas, l'extrémité du tube 1 doit être déforméenon pas

vers l'extérieur en étant plaqué contre la surface interne d'une matri-

ce 6 mais vers, l'intérieur en étant plaqué contre un mandrin central;

on réalise alors une réduction du diamètre du tube 1 au lieu d'une aug-

mentation de-celui-ci.

Dans un tel cas, on peut soit chercher à réaliser des forces d'at-

traction au lieu de forces de répulsion soit toujours utiliser des for-

ces de répulsion mais dirigées cette fois vers l'axe du tube l.

Dans cette seconde hypothèse, l'inducteur aura la place de la ma-

trice 6 dans les cas précédents c'est-à-dire sera annulaire et extérieur,

réalisé sous la forme d'une bobine d'induction creuse et l'induit cons-

titué par le tube 1 et ses parois de renforcement sera,par répulsion, plaqué sur un mandrin central disposé avant l'opération à l'intérieur

du tube 1.

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Claims

REVENDICATIONS

1) Procédé de formage par voie électromagnétique caractérisé par le fait qu'il est appliqué à des tubes métalliques (1) en vue de réaliser, sur au moins l'une de leurs extrémités, la partie mâle (3) ou

femelle (4) d'un raccord à emboîtement (5) par rétreinte ou expansion.

2) Procédé suivant la revendication 1 caractérisé par le fait

que les tubes (1) sont en aluminium ou en alliages d'aluminium.

3) Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé

par le fait que la z8ne du tube (1) à déformer est renforcée.

4) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3

par le fait que le renforcement de la paroi du tube (1) est

au moins un manchon externe.

) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3

par le fait que le renforcement de la paroi du tube (1) est

au moins un manchon interne.

6) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3

par le fait que le renforcement de la paroi du tube (1) est

un repli interne de la paroi du tube (1) elle-même.

7) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3

par le fait que le renforcement de la paroi du tube (1) est

un repli externe de la paroi du tube (1) elle-même.

caractérisé réalisé par caractérisé réalisé par caractérisé réalisé par caractérisé réalisé par

8) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7 caractérisé

par le fait que la paroi du tube (1) et les parois de renforcement (8,

15, 16, 17) sont déformées ensemble, en une seule opération.

9) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé

par le fait que la paroi du tube (1) et les diverses parois de renforce-

ment (8, 15, 16, 17) sont déformées l'une après l'autre, en plusieurs

temps,, la déformation de la paroi du tube (1) étant opérée en dernier.

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) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9 caractérisé

par le fait qu'il permet de réaliser la partie femelle (4) d'un raccord du type à emboîtement (5), la déformation consistant d'une part en une

augmentation du diamètre initial du tube (1) et d'autre part en la ré-

alisation de gorges internes (13) destinées à recevoir des garnitures

d'étanchéité annulaires.

11) Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé suivant

l'une des revendications 1 à 10 caractérisé par le fait qu'il comporte

une matrice (6) dont la surface interne présente une forme correspondant à la déformation à réaliser sur l'extrémité du tube (1), une bobine d'induction (9) alimentée pendant un temps très court, par un courant de très forte intensité issu d'une source (10), la bobine d'induction

(9) étant disposée à l'intérieur du tube (1) et de ses parois de renfor-

cement (8, 15, 16, 17) à déformer, l'ensemble des parois et de la bobine

d'induction(9) étant placé à l'intérieur de la matrice (6).

12) Dispositif suivant la revendication 11 caractérisé par le fait

que la source de courant (10) est oonstituéepar une batterie de conden-

sateurs (11).