FR2806335A1

FR2806335A1 - Improved preheating of hollow components or structures prior to machining by flow-shaping using multiple gas burners

Info

Publication number: FR2806335A1
Application number: FR0003246A
Authority: FR
Inventors: Denis Gasse; Francois Darras
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-21

Abstract

A method for the effective preheating of a hollow component or structure, notably a tube, prior to a flow-shaping operation involves the preheating of at least a part of the component by means of a nozzle delivering at least one heating flame obtained by the combustion of a gas mixture formed by at least one combustible gas and at least one combustive gas. The preheating is carried out using multiple nozzles, preferably 2 - 8, over a time period of between 3 and 75 seconds to a temperature of between 700 - 900 deg C. An Independent claim is included for an installation for the preheating and flow-shaping of a hollow component or structure using this method of preheating.

Description

La présente invention concerne un procédé et une installation permettant d'opérer un préchauffage efficace d'une pièce ou structure creuse, notamment d'un tube, avant une opération fluotournage de ladite pièce ou structure creuse. The present invention relates to a method and an installation for efficient preheating of a hollow part or structure, in particular of a tube, before a spinning operation of said hollow part or structure.

Dans le domaine industriel, de nombreuses pièces ou structures creuses doivent être mises en forme après leur fabrication, c'est-à-dire 'on doit leur conférer une forme ou un profil adaptéà l'utilisation ouà la fonction que, doit remplir subséquemment ces pièces ou structures creuses. In the industrial field, many parts or hollow structures must be shaped after their manufacture, that is to say they must be given a shape or a profile adapted to the use or to the function that, must subsequently fill these hollow parts or structures.

Par exemple, les tubes métalliques sont habituellement produitsà la chaîne sous forme de cylindres linéaires qui sont subséquemment courbés, lorsque l'on souhaite obtenir des tubes recourbés. For example, the metal tubes are usually produced to the chain as linear cylinders which are subsequently bent, when it is desired to obtain curved tubes.

Classiquement, la mise sous une forme appropriée souhaitée de pièces ou structures creuses est effectuée par fluotournage, C!est-à-dire par mise en ceuvre d'un procédé d'usinage par déformation. Conventionally, the desired form of hollow parts or structures is carried out by spinning, that is, by implementing a deformed machining method.

Dans certains cas, il est nécessaire d'opérer un préchauffage de toute ou partie de la pièce devant subir l'opération de fluotournage, de manièreà rendre son usinage plus facile. In some cases, it is necessary to preheat all or part of the part to undergo the spinning operation, so to make its machining easier.

A ce jour, certains essais ont été réalisés au plan industriel pour tenter de réaliser ce préchauffage par chauffe par induction. A today, some tests have been done at the industrial level to try to achieve this preheating by induction heating.

Toutefois, les résultats obtenus n'ont pas été probants et peu performants, en particulier de par le manque de souplesse dans la mise en #uvre au plan industriel d'un chauffage par induction. However, the results obtained were not convincing and inefficient, in particular because of the lack of flexibility in the industrial implementation of induction heating.

Delà, le problème qui se pose alors dans le cadre de la présente invention est d'améliorer les procédés de fluotournage existants en proposant une technique de préchauffage plus performante et plus souple de mise en #uvre au plan industriel que la chauffe par induction. La solution apportée par la présente invention est alors un procédé de mise sous une forme souhaitée prédéfinie d'au moins une partie d'au moins une pièceà mettre en forme, dans lequel: (a) on opère un préchauffage d'au moins une partie de ladite pièceà mettre en forme, et (b) on opère un fluotournage de la pièce préchaufféeà l'étape (a) de manièreà obtenir un usinage par déformation de ladite pièce sous une forme souhaitée, caracterisé en ce qu'à l'étape (a), le chauffage de ladite pièce est réalisé au moyen d'au moins une buse délivrant au moins une flamme de chauffe obtenue par combustion d'un mélange gazeux formé moins un gaz combustible et d'au moins un gaz comburant. From there, the problem that arises then in the context of the present invention is to improve the existing spinning processes by proposing a more efficient and flexible preheating technique of implementation at the plan. industrial that induction heating. The solution provided by the present invention is then a method of setting a predefined desired form of at least a portion of at least one to formatting part, wherein : (a) preheating at least a portion of said workpiece to shaping, and (b) spinning of the preheated workpiece to step (a) so as to to obtain a machining by deformation of said workpiece in a desired form, characterized in that in step (a), the heating said part is performed by means of at least one nozzle delivering at least one heating flame obtained by combustion of a gaseous mixture formed minus a combustible gas and at least one oxidizing gas.

Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs caractéristiques suivantes: - chauffage de ladite pièce est réalisé au moyen plusieurs buses, preférence de 2à 8 buses. Depending on the case, the method of the invention may comprise one or more of the following characteristics: - heating of said part is carried out by means of several nozzles, preferably of 2 to 8 nozzles.

- durée du préchauffage est comprise entre3 secondes et75 secondes, préférence on procède d'abordà un chauffage rapide de la pièce de température ambiante (env. 1 à 35 '>C) à une température de l'ordre de 7000C à 900"C, typiquement de l'ordre de 800"C, chauffage rapide pouvant être effectuée en une durée assez courte de l'ordre de3 à 15 secondes, typiquement de l'ordre de5 secondes, puis on maintien cette température pendant le fluotournage proprement-dit, soit pendant environ15 à 50 secondes selon l'épaisseur de la pièce considérée. - duration of preheating is between 3 seconds and 75 seconds, preferably we proceed first to a heating room temperature (approx. 1 to 35 '> C) to a temperature in the range of 7000C to 900 "C, </ Typically of the order of 800 ° C, rapid heating can be carried out in a relatively short time of the order of 3 to 15 seconds, typically from order of 5 seconds, then maintain this temperature during the spinning process itself, that is for about 15 to 50 seconds depending on the thickness of the room considered.

- pendant la durée du préchauffage, on régule la température de la flamme délivrée par au moins une buse, de préférence ladite régulation de température est obtenue en faisant varier le volume et/ou le débit de gaz. - during the preheating period, the temperature of the flame delivered by at least one nozzle is regulated, preferably said temperature regulation is obtained by varying the volume and / or the gas flow rate.

le melange gazeux contenant de l'oxygène et du crylène. the gaseous mixture containing oxygen and crylene.

la pièceà mettre en forme est au moins partiellement creuse, de préférence tubulaire. - la pièceà mettre en forme est au moins une partie d'un d'échappement de véhiculeà moteur. the workpiece to be shaped is at least partially hollow, preferably tubular. - The part to formatting is at least a part of a vehicle exhaust to engine.

L'invention va maintenant être décrite plus en détailà l'aide figures annexées, donnéesà titre illustratif mais non limitatif. The invention will now be described in more detail by using the accompanying figures, illustrative but non-limiting data.

La figure1 représente un schéma d'une'installation selon l'invention de mise sous une forme souhaitée d'une pièce10 creuseà mettre en forme, à savoir ici un pot d'échappement pour véhiculeà moteur. Figure 1 shows a diagram of an installation according to the invention of putting into a desired form a piece 10 hollow to put fit, to know here a muffler for vehicle to engine.

L'installation comprend des moyens de préchauffage permettant réaliser un préchauffage d'au moins une partie de ladite pièce10 à mettre en forme comportant une ou plusieurs buses1, 2,3 et 4 pour délivrer chacune une flamme de chauffe obtenue par combustion d'un mélange gazeux formé d'un gaz combustible, tel le crylène, et d'un gaz comburant, l'oxygène. The installation comprises preheating means for preheating at least a portion of said workpiece 10 to shaping having one or more nozzles 1, 2, 3 and 4 to deliver each a heating flame obtained by combustion of a gaseous mixture formed of a combustible gas, such as crylene, and an oxidizing gas, oxygen.

moyens de fluotournage de la pièce10 préchauffée par moyens préchauffage, c'est-à-dire les buses1 à 4, permettent de réaliser un usinage par déformation de la pièce10 sous la forme souhaitée. Flow spinning means of the preheated part 10 , that is to say the nozzles 1 to 4, make it possible to perform machining by deformation of the workpiece 10 in the desired form.

L'installation comprend aussi des moyens de régulation température de la flamme délivrée par chacune desdites buses1 à 4 sont alimentées en gaz par des canalisations6 de gaz sur lesquelles sont agencées vannes proportionnelles permettant de contrôler la circulation du gaz dans lesdites canalisations6 de gaz. The installation also comprises means for regulating the temperature of the flame delivered by each of said nozzles 1 to 4 are supplied with gas by pipelines 6 of gas on which are arranged valves proportional valves for controlling the flow of gas in said gas lines.

Les canalisations6 de gaz sont alimentées en gaz provenant sources gaz classiques (non montrées), telles des capacités de stockage ou des bouteilles de gaz comprimé. Gas pipelines are supplied with gas from conventional gas sources (not shown), such as storage capacities or compressed gas cylinders.

préférence, les moyens de régulation de température agissent les vannes proportionnelles pour faire varier le volume et/ou le débit de de maniere à réguler ou ajuster la température des flammes de chauffe. exemple, selon l'invention, la durée de préchauffage est d'environ3 a 15 secondes selon la pièce10 à chauffer, le volume de gaz variant constamment durant ce temps. Les moyens de régulation de température peuvent comprendre, exemple, une ou plusieurs armoires8 de pilotage coupléesà un ou automates programmables. Preferably, the temperature control means act the proportional valves to vary the volume and / or the flow rate in such a way as to regulate or adjust the temperature of the heating flames. example, according to the invention, the preheating time is about 3 a 15 seconds depending on the piece 10 to heat, the volume of gas fluctuating constantly during this time. The temperature control means may comprise, for example, one or more control cabinets 8 coupled to one or programmable controllers.

Les armoires8 peuvent être utilisées pour mémoriser des cycles chauffage différents selon la nature ou les caractéristiques des pièces a réchauffer età fluotourner. Cabinets 8 can be used to store different heating cycles depending on the nature or characteristics of the parts to be heated and to fluotourner.

Une installation selon l'invention permet de diminuer le temps de chauffe et permet donc d'usiner l'ensemble du pot d'échappement en une seule opération. An installation according to the invention makes it possible to reduce the heating time and thus makes it possible to machine the entire muffler in a single operation.

A titre indicatif, la durée de fabrication d'un pot d'échappement préchauffé par un procédé classique de chauffage par induction est d'environ 2 minutes, alors qu'avec le procédé et l'installation selon l'invention avec chauffage par buses ou brûleurs, cette durée est ramenéeà environ1 minute, soit un gain de temps de 50%. A As an indication, the production time of a preheated muffler by a conventional induction heating process is about 2 minutes, whereas with the process and the installation according to the The invention with heating by nozzles or burners, this time is reduced to at 1 minute, a saving of time of 50%.

Le procédé selon l'invention a permis de réchauffer efficacement sur une longueur de chauffe de50 à 200 mm, des tubes en acier inoxydable base titane de type Z30CT 12, de0.8 à 1.5 mm d'épaisseur et de90 à 180 mm de diamètre, depuis la température ambiante (ici env. 180C à 200C) à une température d'environ 8000C et ce, en seulement5 secondes, lesquels tubes ont été ensuite soumis avec succèsà une opération de fluotournage. The method according to the invention has made it possible to heat efficiently over a heating length of 50 to 200 mm, titanium base stainless steel tubes of Z30 CT 12 type, 0.8 to 1.5 mm thick and 90 to 180 mm diameter, from room temperature (here about 180C to 200C) at a temperature of about 8000C and this, in only 5 seconds, which tubes were then successfully submitted to a flow spinning operation.

Bien entendu, il n'est pas nécessaire que tous les brûleurs ou buses1 à 4 soient identiques. Of course, it is not necessary that all the burners or nozzles 1 to 4 be identical.

Avantageusement, on équipe chaque brûleur d'un dispositif pare-flamme de façonà éviter que les flammes n'atteignent le mandrin5 tournant de la machine de fluotournage, par exemple des dispositifs pare-flamme en acier réfractaire résistant à des température de l'ordre de 11200C. Des moyens isolants thermiques peuvent être installés entre ces dispositifs et les corps de brûleurs de façonà limiter les transferts thermiques. Advantageously, each burner is equipped with a flame arrestor so as to prevent the flames from reaching the rotating mandrel of the spinning machine, for example refractory fire-resistant devices resistant to temperatures of the order of 11200C. Thermal insulating means can be installed between these devices and the burner bodies so as to limit heat transfer.

Par ailleurs, afin de garantir une utilisation des brûleurs1 à 4 sur longues périodes de production, par exemple de15 à 24 heures, on opère refroidissement desdits brûleurs1 à 4 avec des moyens de réfrigération9 adaptés, tels les dispositifs REFRISAF avec circulation d'eau de refroidissement, commercialisés par la sociétéLA SOUDURE AUTOGENE FRANCAISE. En résumé, le procédé de l'invention a permis d'obtenir chauffe homogène pièces10 depuis la température ambiante jusqu'à une température de800'C en secondes de manièreà assurer une production d'environ pièces par heure, quelles que soient les dimensions de ces pièces10. Moreover, in order to guarantee the use of burners 1 to 4 over long production periods, for example from 15 to 24 hours, said burners 1 are cooled down. to 4 with suitable 9 refrigeration means, such as REFRISAF devices with circulation of cooling water, sold by the company LA SOUDURE AUTOGENE FRANCAISE. In summary, the method of the invention has made it possible to obtain homogeneous heating of pieces 10 from ambient temperature to a temperature of 800'C in seconds of to ensure a production of about pieces per hour, regardless of the dimensions of these pieces 10.

Le prechauffage de la pièce10 peut être maintenu durant l'operation de fluotournage ce, malgré la vitesse de rotation de la pièce qui de1500 tours/minute et déplacement du galet qui est de 200 mm/seconde. The preheating of part 10 can be maintained during the flow spinning operation, despite the rotational speed of the workpiece which of 1500 revolutions / minute and moving the roller which is 200 mm / second.

A titre indicatif, ne mesure du bruit généré par les buses ou brûleurs a donné environ78 dba. A indicative title, does not measure the noise generated by the nozzles or burners gave about 78 dba.

La figure 2 schématise, quantà elle, une buse1 ou brûleur multi-dards, c!est-à-dire comportant plusieurs orifices11 de sortie de gaz, pouvant être utilisé selon l'invention.FIG. 2 schematizes, as for to it, a nozzle 1 or multi-dart burner, that is to say having several orifices 11 gas outlet, which can be used according to the invention.

Claims

Claims 1. A method of forming a desired form of at least a portion of at least one to shaped part, wherein : (a) preheating of at least a portion of said workpiece to formatting, and (b) operating a flow of the preheated part to the step (a) way to obtain a machining by deformation of said part in desired form, characterized in that in step ( a), the heating of said part is carried out by means of at least one nozzle delivering at least one heated flame obtained by combustion of a gaseous mixture formed by at least one combustible gas and at least one combustion gas. 2. Method according to claim 1, characterized in that the heating of said part is carried out by means of several nozzles, preferably from 2 to 8 nozzles. 3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the duration of the preheating is between 3 seconds and seconds, preferably the heating of the workpiece is maintained during at least part of the spinning operation of the preheated workpiece. 4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that, during the duration of the preheating, the temperature of the flame delivered by at least one nozzle, preferably said regulation of temperature is obtained by varying the volume and / or the gas flow. 5. Process according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gaseous mixture containing oxygen and crylene. 6. The method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piece to format is at least partially hollow, preferably tubular. 7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the piece to format is at least a portion pot vehicle exhaust to engine. 8. Installation of a desired form of at least a portion of at least one formatting part, comprising: - preheating means for preheating minus a portion of said workpiece to shaping, and - flow spinning means of the preheated workpiece said preheating means allowing deforming said workpiece in a desired form, characterized in that said preheating means comprise at least one nozzle for delivering at least one heating flame obtained by burning a gaseous mixture formed of at least one combustible gas and less an oxidizing gas. 9. Installation according to claim 8, characterized in that it comprises a plurality of nozzles for each delivering at least one heating flame and means for regulating the temperature of the flame delivered by each of said nozzles. 10. Installation according to one of claims 8 or 9, characterized in that it comprises several nozzles to deliver each at least one flame for heating and supplied with gas by pipes on which are arranged proportional valves, preferably the temperature control means act on said proportional valves to vary the volume and / or the flow rate of gas to regulate or adjust the temperature of the heating flames. 11. Use of an installation according to one of the claims 8 a 10 to manufacture at least a part of a muffler for vehicle to engine.