FR2786417A1 - Method of forming edge bead in end of metal tube involves fining tube and pressing rotary forming tool against inner surface - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte à un procédé de formage à froid d'un bourrelet périphérique dans l'extrémité d'un tube notamment métallique et aux moyens destinés à mettre en oeuvre ce procédé. The invention relates to a method for cold forming a peripheral bead in the end of a tube, in particular a metal tube, and to the means intended to implement this method.
On connaît déjà plusieurs procédés de formage à froid d'un tel bourrelet. Several processes are already known for cold forming such a bead.
Le procédé classique dit de poussage permet de former un bourrelet par écrasement en poussant par l'une de ses extrémités un tube métallique et en immobilisant le corps du tube légèrement en-dessous du futur bourrelet. The conventional process known as pushing makes it possible to form a bead by crushing by pushing by one of its ends a metal tube and by immobilizing the body of the tube slightly below the future bead.
Malheureusement, le bourrelet ainsi formé est dissymétrique en épaisseur car, si le côté poussé du bourrelet permet une déformation à épaisseur de matière constante, le côté opposé manque de matière en raison de son maintien en immobilisation. Le bourrelet ainsi formé est mécaniquement fragile au niveau de sa bordure de moindre épaisseur et finit par casser à cet endroit après un certain nombre de sollicitations. Unfortunately, the bead thus formed is asymmetrical in thickness because, if the pushed side of the bead allows a deformation with constant thickness of material, the opposite side lacks material due to its maintenance in immobilization. The bead thus formed is mechanically fragile at its edge of lesser thickness and ends up breaking at this point after a certain number of stresses.
De plus, ce procédé ne s'applique ni aux métaux trop ductiles ni aux métaux trop durs. In addition, this process does not apply to excessively ductile metals or to excessively hard metals.
On connait aussi le procédé par poussageguidage tel que décrit dans la publication européenne n 0649689 au nom de WITZIG et FRANK TURMATIC. Le tube est poussé axialement contre une butée tout en étant guidé intérieurement et extérieurement. L'extrémité s'écrase à la jonction des pièces de poussée et de maintien et donne naissance à un bourrelet périphérique conformé et rectifié intérieurement à la molette pour former le logement d'un joint torique. The push-guide method is also known as described in European publication no. 0649689 in the name of WITZIG and FRANK TURMATIC. The tube is pushed axially against a stop while being guided internally and externally. The end is crushed at the junction of the pushing and holding parts and gives rise to a peripheral bead shaped and internally ground with the thumb wheel to form the housing of an O-ring.
Comme précédemment, ce procédé ne s'applique pas aux métaux trop durs dont la pliure formée par l'écrasement est particulièrement difficile, voire impossible, à conformer à la molette. As before, this process does not apply to excessively hard metals whose fold formed by crushing is particularly difficult, if not impossible, to conform to the wheel.
La présente invention a pour but de remédier à ces différents inconvénients en procurant un procédé de conformation à froid adapté à différents types de métaux mme ceux de grande résistance mécanique comme les aciers. The object of the present invention is to remedy these various drawbacks by providing a cold shaping process suitable for different types of metals, even those of high mechanical strength such as steels.
Il se caractérise en ce que l'outil de contre-forme est monté coulissant axialement le long du corps du tube au droit de la zone de formation du futur bourrelet et en ce que la molette rotative destinée à finir la forme du bourrelet se déplace axialement avec cet outil de contre-forme en coordination avec le mouvement de la pièce de poussage. It is characterized in that the counterform tool is mounted to slide axially along the body of the tube in line with the zone of formation of the future bead and in that the rotary wheel intended to finish the shape of the bead moves axially with this counterform tool in coordination with the movement of the pushing piece.
L'invention procure les deux avantages importants suivants :
. le bourrelet est parfaitement symétrique en épaisseur de matière et de préférence en forme car les formes de bourrelets à deux rampes symétriques sont préférées,
. on peut former le bourrelet dans une grande variété de métaux à propriétés physiques et mécaniques très différentes depuis les moins ductiles jusqu'aux plus résistants.The invention provides the following two important advantages:
. the bead is perfectly symmetrical in thickness of material and preferably in shape because the forms of bead with two symmetrical ramps are preferred,
. the bead can be formed in a wide variety of metals with very different physical and mechanical properties from the least ductile to the most resistant.
Les autres avantages concernent la simplicité du procédé, le coût peu important des moyens à mettre en oeuvre et son caractère adapté aux tubes de grands diamètres. The other advantages relate to the simplicity of the process, the low cost of the means to be used and its character suited to tubes of large diameters.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin dans lequel : . la figure 1 est une vue en demi-coupe longitudinale
de l'outillage avant conformation montrant les zones
A et B libres s'étendant de part et d'autre de
l'outil coulissant de contre-forme, . la figure 2 est une vue en demi-coupe longitudinale
de l'outillage au début de la conformation montrant
le début du travail de la molette de conformation,
celui de la pièce de poussée et le déplacement de
1'outil de contre-forme, . la figure 3 est une vue en demi-coupe longitudinale
de l'outillage dans un état intermédiaire de
conformation, . la figure 4 est une vue en demi-coupe longitudinale
de l'outillage en fin de phase de conformation.Other characteristics and advantages of the invention will appear in the description which follows, given by way of nonlimiting example with reference to the drawing in which: Figure 1 is a longitudinal half-section view
of the tools before shaping showing the zones
A and B free extending on either side of
the counterform sliding tool,. Figure 2 is a longitudinal half-section view
of the tooling at the start of the conformation showing
the start of work on the shaping wheel,
that of the thrust piece and the displacement of
The counterform tool,. Figure 3 is a longitudinal half-section view
of the tools in an intermediate state of
conformation,. Figure 4 is a longitudinal half-section view
of the tools at the end of the shaping phase.
Le procédé de conformation à froid d'un bourrelet intérieur ou extérieur se pratique sur des tubes métalliques de différents diamètres et sur des métaux de propriétés mécaniques très différentes notamment en ce qui concerne la résistance mécanique. The cold forming process of an internal or external bead is practiced on metal tubes of different diameters and on metals with very different mechanical properties, in particular as regards mechanical strength.
Il est bien entendu que l'invention garde toute sa valeur dans le cas d'autres matières que l'on pourrait conformer à froid de la mme manière.It is understood that the invention retains its full value in the case of other materials which could be cold-formed in the same way.
Après avoir monté un tube 1 de préférence cylindrique dans deux demi-coquilles amovibles de maintien dont une demi-coquille supérieure 2 en laissant le tube libre par son extrémité 3, il est fortement serré par ces deux demi-coquilles de maintien en vue de garantir son immobilisation axiale et latérale et ceci en deçà de l'extrémité libre 3 qui fait saillie sur laquelle sera conformé un bourrelet périphérique 4 pour le logement d'un joint torique ou d'une contre-forme d'assemblage par exemple par collier extérieur. After having mounted a tube 1, preferably cylindrical, in two removable retaining half-shells, including an upper half-shell 2, leaving the tube free at its end 3, it is strongly clamped by these two retaining half-shells in order to guarantee its axial and lateral immobilization and this below the free end 3 which projects on which will be shaped a peripheral bead 4 for the housing of an O-ring or of an assembly counter-form for example by external collar.
Cette extrémité libre 3 est engagée dans un outil mobile 5 de contre-forme, également sous la forme de deux demi-coquilles amovibles dont une demi-coquille supérieure 6 montées coulissantes axialement autour de l'extrémité libre 3 à l'encontre de la force élastique d'un ressort de compression 7, par exemple annulaire s'appuyant contre les demi-coquilles de maintien. Cet outil mobile 5 de contre-forme laisse libre, de part et d'autre de ses faces frontales avant 8 et arrière 9, des portions annulaires A et B d'extrémité du tube 1. This free end 3 is engaged in a mobile tool 5 of counter-form, also in the form of two removable half-shells including an upper half-shell 6 slidably mounted axially around the free end 3 against the force elastic of a compression spring 7, for example annular bearing against the holding half-shells. This movable tool 5 of counter-shape leaves free, on either side of its front front faces 8 and rear 9, annular portions A and B of the end of the tube 1.
Cet outil mobile 5 de contre-forme présente face à la paroi du tube 1 la contre-forme du bourrelet 4, selon une gorge 10 à versants symétriques. This mobile counter-form tool 5 has the counter-shape of the bead 4 facing the wall of the tube 1, along a groove 10 with symmetrical slopes.
En face de cet outil mobile 5 de contre-forme se trouve une molette rotative de conformation 11 à saillie annulaire 12 correspondant à la forme intérieure du bourrelet 4. Cette molette rotative de conformation 11 est déplaçable longitudinalement axialement par rapport au tube 1. Elle est déplaçable axialement par rapport au tube sur ou avec l'axe d'un arbre 13 d'entraînement en rotation. Elle peut tre montée solidaire de cet arbre de rotation ou à rotation sur celui-ci. Opposite this movable counter-form tool 5 is a rotary conformation wheel 11 with annular projection 12 corresponding to the internal shape of the bead 4. This rotary configuration wheel 11 is longitudinally displaceable axially relative to the tube 1. It is axially movable relative to the tube on or with the axis of a shaft 13 for rotating. It can be mounted integral with this rotation shaft or with rotation thereon.
Comme on le verra ci-après, l'ensemble se déplace axialement lors de la phase finale du procédé de formage sous l'effet d'une force de poussée ou de libération à 1'encontre de deux ressorts de compression 14 et 15, par exemple coaxiaux et d'extrémité. As will be seen below, the assembly moves axially during the final phase of the forming process under the effect of a pushing or releasing force against two compression springs 14 and 15, by coaxial and end example.
Une pièce de poussée 16 présente une face avant à deux parois frontales décalées dont une paroi inférieure 17, et une paroi supérieure 18. Cette pièce de poussée 16 agit en travail de poussage par son front supérieur sur le chant frontal de l'extrémité libre 3 du tube en vue de provoquer une déformation d'écrasement qui conduira à la formation assistée du bourrelet 4 selon une course de l'outil mobile 5 de contre-forme représentée par la différence des distances D et d de longueur du ressort 7 avant et après compression tel que visible sur les figures 2 et 4. A pushing piece 16 has a front face with two offset front walls including a lower wall 17, and an upper wall 18. This pushing piece 16 acts in pushing work by its upper front on the front edge of the free end 3 of the tube in order to cause a crushing deformation which will lead to the assisted formation of the bead 4 according to a stroke of the movable tool 5 of counter-form represented by the difference of the distances D and d of length of the spring 7 before and after compression as seen in Figures 2 and 4.
Comme représenté sur les figures 2,3 et 4, la pièce de poussée 16 agit en poussée axiale par la face frontale de sa paroi supérieure 18 sur le chant frontal de l'extrémité libre 3 du tube, et par la face frontale de sa paroi inférieure 17 sur le chant d'un chariot de translation 19 déplaçable transversalement et axialement au tube 1 procurant le mouvement transversal d'avance de la molette vers et dans le tube. Ce chariot porte l'arbre de rotation 13 de la molette rotative de conformation 11. Ainsi, l'ensemble est synchronisé et coordonné en mouvements de déplacements axiaux et de poussage. Cette caractéristique et le déplacement libre sous contrainte axiale élastique de l'outil mobile 5 de contre-forme permettent de réaliser un bourrelet 4 de forme symétrique à deux versants d'épaisseur identique en matière car la matière peut tre étirée de la mme façon de part et d'autre de l'arte du bourrelet 4. As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the thrust piece 16 acts in axial thrust through the front face of its upper wall 18 on the front edge of the free end 3 of the tube, and through the front face of its wall lower 17 on the edge of a translation carriage 19 movable transversely and axially to the tube 1 providing the transverse advance movement of the wheel towards and in the tube. This carriage carries the rotation shaft 13 of the rotary conformation wheel 11. Thus, the assembly is synchronized and coordinated in axial displacement and pushing movements. This characteristic and the free movement under elastic axial stress of the movable counter-form tool 5 makes it possible to produce a bead 4 of symmetrical shape with two slopes of identical thickness in material because the material can be stretched in the same way. and on the other side of the bead edge 4.
On décrira maintenant les différentes phases de déroulement du procédé selon l'invention. We will now describe the different stages of the process according to the invention.
Tout d'abord, le corps du tube 1 est immobilisé axialement et latéralement par les deux demi-coquilles de maintien 2 qui laissent dépasser l'extrémité libre 3 du tube. First of all, the body of the tube 1 is immobilized axially and laterally by the two holding half-shells 2 which allow the free end 3 of the tube to protrude.
Sur cette extrémité libre 3 sont ensuite montées les deux demi-coquilles amovibles de l'outil mobile 5 de contre-forme en rappel élastique axial vers l'extrémité du tube. On this free end 3 are then mounted the two removable half-shells of the movable tool 5 of counter-form in axial elastic return towards the end of the tube.
Le procédé de conformation à froid proprement dit peut alors commencer. The actual cold forming process can then begin.
La molette rotative de conformation 11 est mise en place dans une position de début de travail, c'est-a-dire qu'elle est approchée jusqu'à contact avec la paroi interne du tube au droit de la gorge 10 de l'outil mobile 5 de contre-forme (figures 1 et 2). The rotary conformation wheel 11 is placed in a work start position, that is to say it is approached until contact with the internal wall of the tube at the level of the groove 10 of the tool counter-mobile 5 (Figures 1 and 2).
Entre alors en action la pièce de poussée 16 qui arrive en contact avec le chant frontal de l'extrémité libre 3 du tube et avec le flanc du chariot de translation 19.Then comes into action the pushing piece 16 which comes into contact with the front edge of the free end 3 of the tube and with the side of the translation carriage 19.
Après contact, commence la poussée d'écrasement sur l'extrémité du tube et la poussée coordonnée sur le chant du chariot de translation qui a rapproché la molette mise en rotation vers le tube et la pousse progressivement contre et dans la paroi du tube en regard de celle-ci. Ces mouvements, ce travail et le libre déplacement de 1'outil de contre-forme 5 permettent la déformation progressive et égale de l'intérieur du métal pour la formation du bourrelet 4 comme représenté sur les figures 2,3 et 4. After contact, begins the crushing thrust on the end of the tube and the coordinated thrust on the edge of the translation carriage which brought the spinning wheel towards the tube and pushes it gradually against and in the wall of the opposite tube. of it. These movements, this work and the free movement of the counterform tool 5 allow the progressive and equal deformation of the interior of the metal for the formation of the bead 4 as shown in FIGS. 2, 3 and 4.
La déformation est identique en épaisseur de part et d'autre de l'arte du bourrelet 4 en raison des portions annulaires A et B du tube qui ne sont pas sous contrainte de serrage et du libre déplacement de 1'outil mobile 5 de contre-forme. La matière peut ainsi se déformer librement en s'étirant de façon proche et équivalente des deux côtés du bourrelet 4. De plus, l'action de repoussage par la face frontale de la paroi supérieure 18 contre le chant frontal de l'extrémité 3 du tube favorise l'apport de matière pour compenser l'amincissement résultant de l'allongement par étirage. The deformation is identical in thickness on either side of the edge of the bead 4 due to the annular portions A and B of the tube which are not under clamping stress and the free movement of the mobile tool 5 against form. The material can thus deform freely by stretching in a close and equivalent manner on both sides of the bead 4. In addition, the pushing action by the front face of the upper wall 18 against the front edge of the end 3 of the tube promotes the addition of material to compensate for the thinning resulting from elongation by stretching.
Le résultat en est l'épaisseur égale de matière des deux versants du bourrelet 4 garantissant ainsi une forme technique parfaite du bourrelet et sa solidité mécanique identique des deux côtés. The result is the equal thickness of material of the two sides of the bead 4, thus guaranteeing a perfect technical shape of the bead and its identical mechanical strength on both sides.
Il est important de remarquer que dans la variante de base du procédé selon l'invention, la pièce de poussée 16 lors de son avance axiale pousse d'abord sur le chant de l'extrémité du tube avant d'arriver en contact avec la face avant 8 de 1'outil 5 de contreforme. It is important to note that in the basic variant of the method according to the invention, the thrust piece 16 during its axial advance pushes first on the edge of the end of the tube before coming into contact with the face front 8 of the counterform tool 5.
Ce décalage de poussée procure une meilleure formation du bourrelet 4. This thrust offset provides better formation of the bead 4.
La présente invention est indépendante des longueurs des portions A et B. Bien entendu, elles seront choisies en fonction de considérations pratiques liées aux dimensions des tubes, à la résistance de la matière et à l'épaisseur des parois. The present invention is independent of the lengths of the portions A and B. Of course, they will be chosen as a function of practical considerations related to the dimensions of the tubes, the resistance of the material and the thickness of the walls.
L'invention est également pratiquement indépendante du diamètre du tube et de son épaisseur. The invention is also practically independent of the diameter of the tube and its thickness.
Cependant cette invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, à des tubes de grands diamètres et de faibles épaisseurs, par exemple des tubes d'échappement de moteurs, de descentes d'eau, ou d'évacuation de fluides ou de fumées.However, this invention applies more particularly, but not exclusively, to tubes of large diameters and small thicknesses, for example exhaust tubes of engines, of water downpipes, or of evacuation of fluids or fumes.
Il en est de mme pour la matière des tubes et leur forme géométrique de section. Toute variation sur ces caractéristiques, conduisant au mme résultat industriel, entre dans le cadre de la présente invention. The same applies to the material of the tubes and their geometric cross-section shape. Any variation on these characteristics, leading to the same industrial result, is within the scope of the present invention.
La présente invention se rapporte également à un dispositif comportant les moyens décrits ci-dessus pour mettre en oeuvre le procédé. The present invention also relates to a device comprising the means described above for implementing the method.
Il s'agit de moyens connus comme les demicoquilles de maintien ainsi que la pièce de poussée 16, mais aussi et surtout des autres moyens rappelés cidessous. These are known means such as the retaining half-shells as well as the thrust piece 16, but also and above all other means recalled below.
L'outil 5 de contre-forme est monté mobile au moins axialement le long de l'extrémité libre 3 du tube 1 et en rappel élastique vers cette extrémité. La molette de conformation 11 est montée libre en déplacement axial le long de son arbre de rotation 13 entre les deux ressorts de compression. Cet arbre 13 est porté par un chariot de translation 19 déplaçant la molette 11 contre la paroi en regard du tube et déplaçable par la pièce de poussée 16 selon un mouvement de translation axiale. The counter-tool 5 is mounted movable at least axially along the free end 3 of the tube 1 and in elastic return towards this end. The shaping wheel 11 is mounted free in axial movement along its rotation shaft 13 between the two compression springs. This shaft 13 is carried by a translation carriage 19 moving the thumb wheel 11 against the wall opposite the tube and movable by the thrust piece 16 in an axial translation movement.
Claims (10)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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