FR2535987A1 - Procede de formage d'un ou plusieurs bulbes, par deformation plastique en expansion de la paroi d'un troncon de tube - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FORMAGE DE BULBES PAR DEFORMATION PLASTIQUE DE LA PAROI DE TUBES METALLIQUES A UNE TEMPERATURE EN GENERAL VOISINE DE L'AMBIANTE. LE PROCEDE CONSISTE A PLACER UN TRONCON DE TUBE 2 DANS UNE MATRICE 1 ET A SOUMETTRE LES PAROIS INTERNES DE TUBE A DES FORCES DE COMPRESSION EXERCEES SUR TOUT LE POURTOUR DES BORDS D'EXTREMITES DE CE TUBE. EN MEME TEMPS, ON FAIT GLISSER L'UN AU MOINS DE CES BORDS D'EXTREMITE EN DIRECTION DU BORD OPPOSE SUR UNE LONGUEUR PLUS GRANDE DANS LA PARTIE DE SON POURTOUR 5, 6, QUI EST LA PLUS PROCHE D'UNE ZONE DE FORMATION DE BULBE, QUE LE RESTE DU POURTOUR. APPLICATION A LA REALISATION DE RACCORDS TUBULAIRES.
Description
PROCEDE DE FORMAGE D'UN OU PLUSIEURS BULBES, PAR DEFORDSTION
PLASTIQUE EN EXPANSION DE LA PARDI D'UN TRONCON DE TUBE
L'invention concerne, de la façon la plus générale, le formage d' un ou plusieurs bulbes par déformation plastique de la paroi de tubes métalliques à une température en général voisine de l'ambianteO
De façon plus précise, l'invention concerne un procédé nouveau qui permet de former, à partir d'un tronçon de tube soumis à l'action combinée d'une pression hydraulique et d'une contrainte mécanique, un ou plusieurs bulbes pouvant présenter une extension inportante dans une direction transversale, sans fissuration et sans diminution notable des caractéristiques mécaniques ou variations anormales d'épaisseur dans les zones ayant subi les déformations plastiques les plus ippor- tantes.
PLASTIQUE EN EXPANSION DE LA PARDI D'UN TRONCON DE TUBE
L'invention concerne, de la façon la plus générale, le formage d' un ou plusieurs bulbes par déformation plastique de la paroi de tubes métalliques à une température en général voisine de l'ambianteO
De façon plus précise, l'invention concerne un procédé nouveau qui permet de former, à partir d'un tronçon de tube soumis à l'action combinée d'une pression hydraulique et d'une contrainte mécanique, un ou plusieurs bulbes pouvant présenter une extension inportante dans une direction transversale, sans fissuration et sans diminution notable des caractéristiques mécaniques ou variations anormales d'épaisseur dans les zones ayant subi les déformations plastiques les plus ippor- tantes.
L'invention concerne, de la façon la plus générale, le formage de tubes en métaux ou alliages ductiles ferreux ou non ferreux. Elle s' applique particulièrement bien au formage de tubes en acier au carbone alliés ou non alliés, ainsi qu'en aciers inoxydables ou réfractaires.
Il est connu de réaliser par pression hydraulique interne la mise en forme d'un tube, à l'interieur d'une matrice. De#la façon la plus générale, le procédé consiste à remplir le tube d'un fluide hydraulique tel que de l'eau ou de l'huile, à obturer ses extrémités de façon étanche, et à le loger à l'intérieur d'une matrice dont les parois présentent la forme désirée Le tube est relié à une pompe ou tout autre moyen de mise en pression.On augmente la pression à l'intérieur du tube jusqu'à ce que llon dépasse la limite élastique des parois de celui-ci Alors, ces parois se déforment sous l'effet des contraintes biaxiales qu'elles subisserXt et viennent s'appliquer contre celles de la matrice. L'expérience montre que, si on désire réaliser ainsi de fortes déformations plastiques dans certaines zones du tube, il peut se produire dans ces zones un amincissement très important de la paroi qui peut être une cause de fissuration et de rupture et qui, de toutes façons, abaisse la résistance mécanique du tube et limite donc la pression interne qu'il peut supporter.
Pour éviter ce phénomène, il a été proposé de soumettre le tube placé à l'intérieur d'une matrice simultanément à des forces d'expansion exercées oestre les parois internes du tube au moyen d'un fluide hydraulique sous pression et à des forces de compression exercées sur les bords d'extrémité du tube dans une direction sensiblement parallèle à l'axe du tube.
Ainsi, le brevet US na 3 350 905 décrit un procède de foxmage de bulbes par pression de liquide,dans lequel on place un tube à l'intérieur d'une matrice fendue, comportant au moins deux parties, les deux extré- mités du tube étant fermées par par deux pistons qui exercent sur les bords du tube des forces de compression égales et de sens contraire suivant une direction parallèle à l'axe du tube1 tandis que le fluide hydraulique contenu est mis en pression par une pompe qui introduit le liquide dans le tube à travers des passages ménagés dans les pistons.
Des moyens d'équilibrage permettent de régler les forces de compression exercées par les pistons sur les bords d'extrémité du tube par rapport aux forces d' expansion exercées par le fluide sur les parois internes du tube de façon que les pistons restent appliqués de façon étanche sur les bords du tube et exercent sur ce tube des forces suffisantes pour permettre la formation d'un ou plusieurs bulbes Des moyens auxiliaires permettent de synchroniser les déplacements des deux pistons l'un vers l'autre. De même, il est possible, comme le montrent les figures 7 et 8 de ce documents de contrôler la formation du bulbe au moyen d'un piston de retenue qui contrôle la croissance du bulbe et permet d'en limiter l'extension à une valeur bien déterminée.
L'expérience a montré qu'un tel procédé permet d'obtenir des bulbes présentant une extension nettement supérieure à celle qui peut être obtenue par simple pression interne d'un fluide De plus, le procédé permet, en ajustant convenablement la force de compression des pistons sur les parois du tube, d'obtenir des bulbes qui ne présentent pas d'amincissement important par rapport à l'épaisseur initiale.
Cepei1dant, on a constaté qu'un tel procédé présente l'inconvénient de raccourcir de façon uniforme la longueur du tronçon de tube, mesurée parallèlement à l'axe,entre les bords d'extrémités opposés, sur tout le pourtour de ceux-ci. Il en résulte, en particulier, que les génératrices du tube, qui n'intersectent pas la zone de formation du bulbe, opposent à la déformation en compression une grande résistance qui fait obstacle au formage, et peut être une cause soit de matage des bords du tube, soit même de formation de replis dans certaines zones, soit de variations anormales des épaisseurs dans les differentes zones
On a donc recherché la possibilité, au cours du prooessus de formage du ou des bulbes, de favoriser le glissement des parois du tube en direction des zones de formation des bulbes les plus proches et, au contraire, de limiter ce glissement soit en direction des zones de formation des bulbes plus éloignées, soit en direction des zones dans lesquelles il n'existe pas de possibilités d'expansion.
On a donc recherché la possibilité, au cours du prooessus de formage du ou des bulbes, de favoriser le glissement des parois du tube en direction des zones de formation des bulbes les plus proches et, au contraire, de limiter ce glissement soit en direction des zones de formation des bulbes plus éloignées, soit en direction des zones dans lesquelles il n'existe pas de possibilités d'expansion.
Le procédé et le dispositif qui font l'objet de la présente invention apportent une solution particulièrement efficace a ce problème.
Ce procédé consiste à former au moins un bulbe par déformation plastique en expansion de la paroi latérale d'un tronçon de tube placé dans une matrice ; il utilise l'action combinée de la pression d'un fluide hydraulique, contenu dans le tube,sur les parois internes de celui-ci, et des forces de compression qui sont exercées sur tout le pourtour de chacun des deux bords d'extrémités du tuber le glissement de l'un au moins de ces deux bords d'extrémités7 provoqué par ces forces de compression en direction générale du bord opposé, se produisant sur une longueur plus grande sur la partie du pourtour plus proche d ' une zone de formation de bulbe, que sur le reste du pourtour
Le tronçon de tube de départ a une épaisseur sensiblement constante correspondant aux tolérances des tubes du commerce.
Le tronçon de tube de départ a une épaisseur sensiblement constante correspondant aux tolérances des tubes du commerce.
De façon préférentielle, afin de faciliter le glissement sur une longueur accrue, on exerce sur la partie du pourtour de l'un au moins des deux bords d'extrémités plus proche d'une zone de formation de bulbe, des forces de compression plus grandes par unité de longueur que sur la partie de ce pourtour plus éloignée.
De façon préférentielle également, on coupe au moins un des deux bords d'extrémités, avant formage d'au moins un bulbe, suivant un plan qui n'est pas perpendi##culaire à l'axe du tube, mais dont 1 inclinaison tient compte du déplaoement différentiel qui se produira, au cours de ce processus de formage, sur une partie du pourtour de ce bord d'ex tremitë; de façon que, une fois le ou les bulbes réalisés, oe plan se trouve sensiblement perpendiculaire à l'axe.
L'invention concerne aussi un dispositif de formage de tubes pour la mise en oeuvre du procédé, qui comporte une matrice pourvue dVune cavite cylindrique dans laquelle on loge un tronçon de tube à former, cette matrice étant pourvue d'au moins une cavité transversale qui débouche dans la cavité qui contient le tronçon de tube, des moyens de remplissage du tube par un fluide hydraulique et de mise en pres sion de ce fluide, des moyens permettant d'appliquer des forces de compression sur le pourtour de l'un au moins des deux bords dlextré- mités du tronçon de tube, ces moyens permettant de réaliser un glisse ment en direction de 1' autre extrémité du tronçon ce glissement étant plus important dans la partie du pourtour la plus proche d'une zone de formation d'un bulbe.
De préférenoe, on utilise pour appliquer les forces de oempression a moins un plateau qui est en appui contre tout le pourtour d'au moins un des deux bords d'extrémités du tronçon de tube par un moyen de pres- sion tel qu'un piston, un moyen de liaison articulé étant placé entre le plateau et le piston. Ce moyen de liaison articulé peut être une xo- tule ou un axe convenablement disposés. Cette rotule ou cet axe peuvent être disposés de façon dissymétrique par rapport à 1 axe du tube de fa çon à accroître la force de compression exercée sur le bord d'extrémi- te du tube, dans la partie de son pourtour qui devra subir le glissement le plus important.
Les exemples et les figures ci-après décrivent, de façon non limitative, différents modes de mise en oeuvre de l'invention.
La figure 1 représente un dispositif suivant l'invention, permettant le formage d un seul bulbe sur le tronçon de tube.
La figure 2 représente un dispositif suivant l'invention, permettant le formage de deux bulbes d'orientatons différentes.
EXED.#LE i
On voit figure 1, en coupe, une matrice (1) en deux parties assemblées suivant le plan de la figure. Des moyens de fixation, non représentés, maintiennent ces deux parties appliquées l'une contre # Fautre. Un tron- çon de tube cylindrique (2), de diamètre extérieur D et d'épaisseur e, est logé à l'intérieur de cette matrice dans une cavité cylindrique (3) d'axe X1X2 dont le diamètre est sensiblement égal à celui du tube (2) majoré du jeu nécessaire pour la mise en place. Une cavité cylindrique transversale (4) d'axe Y1Y2, on entée perpendiculairement à la cavité (3), débouche dans celle-ci. Les bords dlextrémités (5) et (6) du tronçon de tube sont taillés en biseau.Contre ces bords d'extrémités, sont appuyés deux plateaux (7) et (8) qui sont articulés sur les pistons (9) et (10) par liintermediaire de rotules à surface sphérique (11) et (12) qui coopèrent avec des logements également à surface sphérique de maire diamètre (13) et (14) ménagés dans les faces dflextré- mités intérieures des pistons (9) et (10).
On voit figure 1, en coupe, une matrice (1) en deux parties assemblées suivant le plan de la figure. Des moyens de fixation, non représentés, maintiennent ces deux parties appliquées l'une contre # Fautre. Un tron- çon de tube cylindrique (2), de diamètre extérieur D et d'épaisseur e, est logé à l'intérieur de cette matrice dans une cavité cylindrique (3) d'axe X1X2 dont le diamètre est sensiblement égal à celui du tube (2) majoré du jeu nécessaire pour la mise en place. Une cavité cylindrique transversale (4) d'axe Y1Y2, on entée perpendiculairement à la cavité (3), débouche dans celle-ci. Les bords dlextrémités (5) et (6) du tronçon de tube sont taillés en biseau.Contre ces bords d'extrémités, sont appuyés deux plateaux (7) et (8) qui sont articulés sur les pistons (9) et (10) par liintermediaire de rotules à surface sphérique (11) et (12) qui coopèrent avec des logements également à surface sphérique de maire diamètre (13) et (14) ménagés dans les faces dflextré- mités intérieures des pistons (9) et (10).
Les centres C1 et C2 des surfaces sphériques des rotules (11) et (12) sont dans les plans des faces d'appui (15) et (16) des plateaux (7) et (8). Ces faces d'appui (15) et 116) sont circulaires et ont un diamè- tre sensiblement égal au diamètre extérieur D du tube. Pour que ces faces d'appui (15) et (16) soient effectivement au contact des bords d'extrémités du tube sur tout le pourtour, il est nécessaire que l'angle a que fait le plan de coupe en biseau du tube avec l'axe de ce tu- be ne soit pas inférieur à une valeur limite qui dépend, pour un diamètre donné, de l'épaisseur du tube.
Cette condition est exprimée par l'expression :
D - 2e
cos(900 -a)
D = diamètre extérieur des tronçons de tube = diamètre des faces d5ap-
pui des plateaux, e = épaisseur du tronçon de tube, a = angle formé par le plan de coupe d'extrémité du tronçon de tube
avec son axe
Comme le montre la figure, les plateaux et les pistons comportent des passages (17, 18, 19, 20) qui mettent en onmmunication le volume intérieur du tronçon de tube (2) avec une source de fluide sous pression, non représentée, qui permet de réaliser à l'Intérieur du tronçon de tube (2) la pression voulue pour en provoquer la déformation plastique.De même, les pistons (9) et (10) peuvent exercer, grâce à des moyens connus, la pression désirée sur les plateaux (7) et (8) de fa çon à, non seulement, équilibrer la pression hydrostatique du fluide, mais encore à exercer sur le pourtour de chacun des deux bords d'ex- trémités du tube, une contrainte mécanique dont la composante principe- le est parallèle à l'axe du tube en direction de l'extrémité opposée.
D - 2e
cos(900 -a)
D = diamètre extérieur des tronçons de tube = diamètre des faces d5ap-
pui des plateaux, e = épaisseur du tronçon de tube, a = angle formé par le plan de coupe d'extrémité du tronçon de tube
avec son axe
Comme le montre la figure, les plateaux et les pistons comportent des passages (17, 18, 19, 20) qui mettent en onmmunication le volume intérieur du tronçon de tube (2) avec une source de fluide sous pression, non représentée, qui permet de réaliser à l'Intérieur du tronçon de tube (2) la pression voulue pour en provoquer la déformation plastique.De même, les pistons (9) et (10) peuvent exercer, grâce à des moyens connus, la pression désirée sur les plateaux (7) et (8) de fa çon à, non seulement, équilibrer la pression hydrostatique du fluide, mais encore à exercer sur le pourtour de chacun des deux bords d'ex- trémités du tube, une contrainte mécanique dont la composante principe- le est parallèle à l'axe du tube en direction de l'extrémité opposée.
Comme le montre la figure 1, les génératrices les plus longues du tube intersectent la partie du pourtour du bord d'extrémité, qui est la plus proche de la zone de formation du bulbe qu'on se propose de réa- liser. De plus, on voit que les centres C1 et C2 des rotules à surfa- ces sphériques (ll) et (12) sont décalés par rapport à l'axe X1X2 de la matrice et plus proches des génératrices les plus longues du tube (2).
On applique en particulier ce mode de mise en oeuvre du procédé SNi- vant Il invention à la formation d'un bulbe à partar d#un tube ébauche en acier TU 37 b suivant norme AFNOR NF A 49311. Cet acier a une limite élastique de 310 MPa et une charge de rupture de 425 BPa pour un allongement de rupture de 39 to
Le tronçon de tube ébauche mesure
diamètre extérieur 60,3 mm
épaisseur : 3,1 mm
Chaque extrémité de ce tronçon de tube est coupée suivant un biseau incliné d'un angle o. par rapport à l'axe du tube. Le génératrice la plus longue mesure 216 mm et la plus courte 206 mm. Le diamètre inté- rieur des deux cavités cylindriques (3) et (4) de la matrice est de 61 mm. Dans la cavité (4), une butée fixe (21) est loge à une distan- ce "L" de l'axe X1X2 égale à 78 mm. Le formage du tube est effectué à température ambiante après l'avoir rempli d'une huile pour usage hydraulique. On met en pression cette huile au moyen d'une pompe à haute pression (non décrite) disposée à l'extérieur de la matrice, qui est en communication avec l'intérieur du tube par les passages (17,-1#,19,2O).
Le tronçon de tube ébauche mesure
diamètre extérieur 60,3 mm
épaisseur : 3,1 mm
Chaque extrémité de ce tronçon de tube est coupée suivant un biseau incliné d'un angle o. par rapport à l'axe du tube. Le génératrice la plus longue mesure 216 mm et la plus courte 206 mm. Le diamètre inté- rieur des deux cavités cylindriques (3) et (4) de la matrice est de 61 mm. Dans la cavité (4), une butée fixe (21) est loge à une distan- ce "L" de l'axe X1X2 égale à 78 mm. Le formage du tube est effectué à température ambiante après l'avoir rempli d'une huile pour usage hydraulique. On met en pression cette huile au moyen d'une pompe à haute pression (non décrite) disposée à l'extérieur de la matrice, qui est en communication avec l'intérieur du tube par les passages (17,-1#,19,2O).
Simultanément, on exerce, au moyen des plateaux (7) et (8) poussés par les pistons (9) et (10), des forces de pression égales en valeur absolue et de sens opposés sur chacun des bords d'extrémités du tron çon de tube. Ces forces de pression ne sont pas réparties également sur tout le pourtour de ces bords d'extrémités. En effet, les rotules à surfaoe sphérique (11) et (12) ne se trouvent pas dans l'axe du tube. Ces rotules ont un diamètre de sphère de 47 ire. Les centres des surfaces sphériques C1 et C2, qui se trouvent dans le plan des faces d'appui (15) et (16) des plateaux (7) et (8), se trouvent à une distance d'environ 8 mm de l'axe, du côte où se trouve le bord allongé du biseau.
On voit que, dans ces conditions, la force de pression exercée sur le pourtour du bord du tube par unité de longueur de ce pourtour, au niveau de la génératrice la plus longue, est supérieure d'environ 70 % à celle exercée sur oe pourtour du bord du tube dans la zone diamé- tralement opposez
Pour éviter les risques de fuite d'huile, il y a intérêt à ce que les faces (15) et (16) des plateaux (7) et (8) prennent constamment appui de façon étanche, pendant toute la durée du formage, sur tout le pourtour des bords d'extrémités du tube. De même, le contact entre les rotules à surface' sphériques (11) et (12) et les surfaces sphériques oer respondantes (13) et (14) des pistons (9) et (10), doit être étanche à la pression. Ceci est obtenu par un usinage à tolérances serrées.
Pour éviter les risques de fuite d'huile, il y a intérêt à ce que les faces (15) et (16) des plateaux (7) et (8) prennent constamment appui de façon étanche, pendant toute la durée du formage, sur tout le pourtour des bords d'extrémités du tube. De même, le contact entre les rotules à surface' sphériques (11) et (12) et les surfaces sphériques oer respondantes (13) et (14) des pistons (9) et (10), doit être étanche à la pression. Ceci est obtenu par un usinage à tolérances serrées.
Dans ces conditions, on obtient la formation d'un bulbe qui occupe tout l'espace disponible à luinteriepr de la cavité (4) Le diamètre extérieur de ce bulbe est donc de 61 ire et sa paroi d'extrémités, qui est appliquée par la pression interne contre la butée (21), se trouve à une distance d'environ 78 mm de l'axe du tube.Des mesures d'épais- seur effectuées sur le bulbe donnent les résultats suivants
épaisseur moyenne " 3,97 ire
épaisseur maximale o 4,30 ire
épaisseur minimale 3,20 mm la longueur du tronçon de tube est réduite à 138 ire, et les bords d'ex trémités se trouvent approximativement dans des plans perpendiculaires à l'axe X1X2.Les génératrices du tube ébauche, dont la longueur initiale était comprise entre 216 ire et 206 mm (ce qui donne un angle a de 850 environ), se sont donc toutes raccourcies1 participant ainsi à la formation du bulbe
On voit donc que, suivant l'invention; le glissement du pourtour des bords d'extremites (5) et (6) du tronçon de tube s'effectue sur une longueur plus importante dans la partie la plus proche de la zone de formation du bulbe.
épaisseur moyenne " 3,97 ire
épaisseur maximale o 4,30 ire
épaisseur minimale 3,20 mm la longueur du tronçon de tube est réduite à 138 ire, et les bords d'ex trémités se trouvent approximativement dans des plans perpendiculaires à l'axe X1X2.Les génératrices du tube ébauche, dont la longueur initiale était comprise entre 216 ire et 206 mm (ce qui donne un angle a de 850 environ), se sont donc toutes raccourcies1 participant ainsi à la formation du bulbe
On voit donc que, suivant l'invention; le glissement du pourtour des bords d'extremites (5) et (6) du tronçon de tube s'effectue sur une longueur plus importante dans la partie la plus proche de la zone de formation du bulbe.
On constate que toutes les génératrices du tube se déforment et centri- butent au formage du bulbe grâce à un glissement différencié suivant les génératflces des parois du tube le long de la matrice1 favorisé par les forces de pression inégalement réparties sur le pourtour des bords d'extrémités. Ce glissement différencié est permis par l'articulation des plateaux vis-à-vis des moyens de poussée. Il est aussi favorisé par une lubrification convenable des parois de la matrice contre lesquelles s'applique le tube.
EXEMPLE 2
La figure 2 montre en coupe un autre mode de mise en oeuvre de l'invention dans lequel on se propose de réaliser deux bulbes a partir d'un même tronçon de tube (22) logé dans une matrice (23) en deux parties assemblées suivant le plan de la figure 2.
La figure 2 montre en coupe un autre mode de mise en oeuvre de l'invention dans lequel on se propose de réaliser deux bulbes a partir d'un même tronçon de tube (22) logé dans une matrice (23) en deux parties assemblées suivant le plan de la figure 2.
Le tube (22) est contenu dans la cavité cylindrique (24) d'axe X3X4 dans laquelle débouchent les cavités transversales (25) et (26) prévues pour le formage des bulbes. Ces cavités sont orientées dans des directions radiales opposées Y3Y4 et Y5Y6, décalées l'une par rapport à l'autre. Dans ces conditions, il est possible de favoriser la formation de chacun de ces bulbes en coupant en biseau chacune des deux ex trémités du tube (22) de façon à allonger les tronçons de génératrices qui sont compris entre la partie du pourtour de chacun des bords d'ex trématés et la zone correspondant à la cavité la plus proche dans laquelle se formera un bulbe.
De même que dans le cas de l'exemple 1, des plateaux (27) et (28) comportant des rotules à surface sphérique (29) et (30) sont poussés par des pistons (31) et (32) contre les bords d'extrémités du tube (22).
Les centres C3 et C4 des surfaces sphériques (29) et (30) se trouvent dans le plan des faces d'appui (33) et (34) des plateaux (27) et (28).
Ces centres C3 et C4 sont decalds par rapport à l'axe X3X4 de façon à se trouver plus près de la zone du bord d'extrémités du tube qui oer- respond à la partie allongée du biseau.
Il est possible de arrêter le basculement des plateaux (27) et (28) au cours de 1 opération de formage en expansion de façon que les faces d'appui (33) et (34), qui font initialement un angle a avec l'axe du tronçon de tube, ne dépassent pas un angle donne en fin d'opération
Pour celà, on réalise sur la jface de chacun des plateaux, qui est opposée à la face d'appui, du côté le plus éloigné de la zone de formation du bulbe le plus proche, une surface de butée telle que (37), qui vient en appui contre la partie avant (38) du piston (32) en fin de course de compression
Dans le cas de la figure 2, comme dans celui de la figure 1 ou de telles butées sont également prévues, cette zone de butée a été déterminée de façon que le basculement du plateau soit arrêté par la butée lorsque l'angle a atteint 900 Il est bien sur possible de réaliser des butées permettant de limiter l'angle a à une valeur inférieure à 900, ou, au contraire, permettant d'atteindre une valeur souhaitée su périeure à 900 afin d'accroître le glissement différentiel
L'opération de formage des bulbes est effectuée de façon analogue à celle de l'exemple 1 en combinant une pression hydrostatique interne suffisante pour provoquer la déformation plastique du tube (22) à température ambiante avec des forces de compression exercées par les plateaux (27) et (28) sur le pourtour de chacun des deux bords du tube. L'angle de coupe du biseau dépend des dimEnsions relatives des cavités (25) et (26) dans lesquelles se forment les bulbes par rapport au tube (22) et de leur distance relative par rapport aux extrémités du tube. La profondeur de ces cavités (25) et (26) est limitée par les butées fixes (35) et (36)
D'une façon générale, l'angle de coupe a est avantageusement compris entre 75 et 850.
Pour celà, on réalise sur la jface de chacun des plateaux, qui est opposée à la face d'appui, du côté le plus éloigné de la zone de formation du bulbe le plus proche, une surface de butée telle que (37), qui vient en appui contre la partie avant (38) du piston (32) en fin de course de compression
Dans le cas de la figure 2, comme dans celui de la figure 1 ou de telles butées sont également prévues, cette zone de butée a été déterminée de façon que le basculement du plateau soit arrêté par la butée lorsque l'angle a atteint 900 Il est bien sur possible de réaliser des butées permettant de limiter l'angle a à une valeur inférieure à 900, ou, au contraire, permettant d'atteindre une valeur souhaitée su périeure à 900 afin d'accroître le glissement différentiel
L'opération de formage des bulbes est effectuée de façon analogue à celle de l'exemple 1 en combinant une pression hydrostatique interne suffisante pour provoquer la déformation plastique du tube (22) à température ambiante avec des forces de compression exercées par les plateaux (27) et (28) sur le pourtour de chacun des deux bords du tube. L'angle de coupe du biseau dépend des dimEnsions relatives des cavités (25) et (26) dans lesquelles se forment les bulbes par rapport au tube (22) et de leur distance relative par rapport aux extrémités du tube. La profondeur de ces cavités (25) et (26) est limitée par les butées fixes (35) et (36)
D'une façon générale, l'angle de coupe a est avantageusement compris entre 75 et 850.
Le procédé suivant l'invention peut également être mis en oeuvre en utilisant des tronçons de tubes dont les bords d'extrémités ne sont pas coupes en biseau, mais suivant des plans perpendiculaires à l'axe.
On observe alors sous ltaction des forces de pression exercées par les faces d'appui telles que (33) et (34) des plateaux tels que (27) et (28) sur les bords d'extrémités du tube, une inclinaison pto gessive de ces plateaux due au glissement plus rapide des génératrices qui intersectent les zones de formation des bulbes les plus proches. Cette inclinaison est limitée par la perte de contact entre face d'appui et bord d'extrémités. Une telle perte de contact entrains une fuite du fluide hydraulique et arrête par conséquent le processus de formage en expansion.
Si on désire former un bulbe de hauteur particulièrement grande, il peut etre utile de répartir la différence de contraction entre gené ratrice, qui intersecte la zone de formation du bulbes et génératrice opposée en utilisant un tube ébauche dont les bords d'extrémités, in tialement taillés en biseau, s orientent, au cours du formage, suivant un biseau incliné dans la direction opposée. En opérant ainsi, il est possible d'obtenir des bulles présentant une extension dans le sens radial particulièrement grande sans diminution importante d'épaisseur et sans fissuration.
Un très grand avantage du procédé suivant 1 invention est qu' il permet de répartir les forces de compression exercées sur les bords du tubs ébauche en fonction des dimensions et de l'emplacement des bulbes à réaliser et d'ajuster éaaleeent le niveau de ces forces en fonction de la nature du métal ou de 1' alliage qui constitue le tube.
Dans bien des cas, on peut, de façon connue, disposer dans les cavités (4), (25), (26), avant formation du bulbe, une butée telle que (21), (35), (36), non pas fixe mais mobile que l'on fait reculer progressivement après mise en pression hydrostatique, associée aux forces de compression exercées sur les bords du tube, de façon à contrôler la vitesse de de formation plastique et éviter les risques de déchirure dans le cas de métaux dont l'aptitude à la déformation est relativement médiocre.On peut aussi, dans ce procédé, faire varier la pression hydrostatique interne,d'une part et, d'autre part, les forces de comr pression exercées sur le pourtour des bords du tube de façon bien déterminée de façon que les contraintes triaxiales qui se développent dans les parois du tube favorisent la formation de bulbes présentant une épaisseur de paroi aussi régulière que possible. On ajuste, en particulier, ces lois de variation de façon à éviter des amincissemente locaux qui peuvent être des causes de rupture ulténeure. Si besoin est, on peut réaliser des bulbes d'épaisseur de paroi supérieure à l'épaisseur de paroi initiale du tronçon de tube.
Bien d'autres modes de mise en oeuvre du procédé suivant 1 'invention peuvent être envisagés.
Le procédé permet d'obtenir des bulbes présentant des formes, des orierr tations et des dimensions extrêmement variées L'une des applications importantes est la réalisation de raccords tubulaires en T, ou encore présentant plus de trois branches Le ou les bulbe (s) obtenu(s) est (sont) alors décalotté(s).
Bien d'autres applications sont possibles, qui font également partie de l'invention.
Claims (8)
10/ - Procédé de formage d'au moins un bulbe par déforman-on plastique en expansion de la paroi latérale d'un tronçon de tube (2) placé dans une matrice (1) qui fait appel à l'action combinée de la pression d'un fluide hydraulique sur les parois internes du tronçon de tube et de forces de compression exercées sur tout le pourtour de chacun des deux bords d'extrémtés du tube, caractérisé en ce que l'on fait glisser l'un au moins de ces deux bords d'extrémités sous l'action des forces de compression en direction générale du bord opposé sur une longueur plus grande dans la partie de son pourtour (5 6) qui est plus proche d'une zone de formation de bulbe que le reste du pourtour 20/ - procédé suivant revendication 1, caractérisé en cè que l'on exerce sur une partie du pourtour (5, 6) d'au moins un deux bords d'extrd- mités des forces de compression plus grandes par unité de longueur que sur le reste du pourtour.
30/ - Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que au moins un des deux bords d'extrémités (5, 6) du tronçon de tube est coupé avant formage suivant un plan en biseau, l'angle a que forme le plan de biseau avec 1' axe du tube étant compris entre 60 et 850 et, préférentiellement, entre 75 et 850.
40/ - Procédé suivant revendication 3, caractérisé en ce que l'incli- naison du plan par rapport à 1 axe est déterminée de façon que, après formage, une fois le ou les bulbe(s) réalisé(s), ce plan se trouve sensiblement perpendiculaire à llaxSe.
50/ - Procédé suivant revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que l'angle a qui mesure l'inclinaison du plan du bord d' extrémités du tube par rapport à son axe doit être tel que
D - 2e
cos (900-a)
D étant le diamètre extérieur du tronçon de tube et e l'épaisseur de paroi de ce tronçon de tube.
60/ - Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé de formage d'un bulbe par déformation plastique en expansion de la paroi latérale d'un tronçon de tube placé dans une matrice qui fait appel à l'action combinée de la pression d'un fluide hydraulique sur la paroi interne du tronçon de tube et de forces de compression exercées sur tout le pourtour de chacun des deux bords d'extrémités du tube, caractérisé en ce qu'il comporte : une matrice (1) pourvue d'une cavité dans laquelle on loge un tronçon de tube (22) à former, cette matrice étant pourvue également d'au moins une cavité transversale (4) qui débouche dans la cavité (3) qui contient le tronçon de tube, des moyens de remplissage du tronçon de tube par un fluide hydraulique et de mise en pression de ce fluide à l'intérieur de ce tronçon de tube, des moyens permettant d'appliquer des forces de compression sur le pourtour d'au moins un des deux bords d'extrémités du tronçon de tube, ces moyens permettant de réaliser un glissement de ce pourtour en direction de l'autre extrémité du tronçon de tube, ce glissement étant plus important dans la partie du pourtour le plus proche d'une zone de formation d'un bulbe.
70/ - Dispositif suivant revendication 6, caractérisé en ce que les moyens permettant d'appliquer les forces de compression sur tout le pourtour d'au moins un des deux bords d' extrémités du tronçon de tube comprennent au moins un plateau orientable (7, 8) qui s'appuie sur tout le pourtour d'un bord d'extrémité et un moyen de poussée tel qu'un piston (9, 10) qui peut être poussé contre ce bord en direction de l'autre extrémité du tronçon de tube.
80/ - Dispositif suivant revendication 6 ou 7, caractérisé en on que le plateau et le piston sont reliés par une liaison articulée.
90/ - Dispositif suivant revendication 8, caractérisé en ce que la liaison articulée est une rotule (11, 12) ou un axe.
100/ - Dispositif suivant l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la liaison entre le plateau et le moyen de poussée est dissymétrique par rapport à l'axe du tronçon de tube 110/ - Dispositif suivant l'une des revendications 7 à 10, caractéri- sé en ce que le plateau comporte sur sa face opposée à la faoe d'appui sur le tube et du côté le plus éloigné de la zone de formation d'un bulbe le plus proche, une surface de but (37) susoeptible de coopé- rer avec la partie avant (38) du piston (## 120/ - Tronçons de tubes comportant an moins un bulbe, caractérisés en ce qu'ils sont réalisés au moyen du procédé et du dispositif faisant l'objet de l'une des revendications 1 à 11.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR8219468A FR2535987B1 (fr) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | Procede de formage d'un ou plusieurs bulbes, par deformation plastique en expansion de la paroi d'un troncon de tube |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR2535987B1 FR2535987B1 (fr) | 1988-06-03 |
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| FR8219468A Expired FR2535987B1 (fr) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | Procede de formage d'un ou plusieurs bulbes, par deformation plastique en expansion de la paroi d'un troncon de tube |
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