FR3103720A1 - Tube épaissi par retroussage concentrique - Google Patents

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Abstract

Tube épaissi par retroussage concentrique Tube (1) comprenant une portion épaissie (2) par retroussage concentrique. Procédé de formage d’une portion épaissie (2) pour un tube (1), comprenant les étapes suivantes : - augmentation du diamètre du tube (1), préférentiellement d’au moins quatre fois l’épaisseur (e) de la paroi du tube (1), et - retroussage concentrique. Figure d’abrégé : Figure 7

Description

Tube épaissi par retroussage concentrique
L’invention concerne le domaine du formage des tubes, plus particulièrement les tubes métalliques utilisés pour véhiculer les gaz d’échappement dans un véhicule, en sortie du moteur à combustion interne.
Il est connu de réaliser des tubes métalliques et de les employer pour réaliser des canalisations, par exemple pour les gaz d’échappement. Pour des raisons de poids et/ou de coût, l’épaisseur de la paroi de tels tubes est la plus réduite possible. Pour des épaisseurs de paroi faible, soit inférieures à 1 mm, une telle réduction de l’épaisseur conduit, de manière préjudiciable, à une fragilisation du tube, notamment à ses extrémités. Aussi, la forme de la section, par exemple cylindrique, n’est-elle pas garantie. De plus, une telle épaisseur de paroi faible rend difficile ou empêche une opération de soudure, typiquement employée pour raccorder un tube avec un autre tube, au niveau de leur extrémité.
Il est connu d’ajouter une douille, préférentiellement soudée au niveau de l’extrémité, en vue d’épaissir ladite extrémité pour la renforcer, améliorer le maintien de la forme de sa section et permettre une opération de soudure. Une telle approche nécessite une douille additionnelle et une opération supplémentaire de soudure, de la douille avec le tube et donc des coûts additionnels afférents.
Afin de résoudre ce problème, l’invention propose une solution permettant de réaliser un épaississement localisé à une partie d’un tube, et ce de matière.
Pour cela, l’invention a pour objet un tube comprenant une portion épaissie par retroussage concentrique.
Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :
- la portion épaissie comprend au moins un pli séparant deux flancs, préférentiellement un nombre pair de plis, et encore préférentiellement deux plis séparant trois flancs,
- le retroussage est intérieur, préférentiellement pour tous les flancs,
- le retroussage est extérieur, préférentiellement pour tous les flancs,
- les flancs successifs sont sensiblement jointifs deux à deux,
- la portion épaissie présente un diamètre augmenté, relativement au diamètre du tube, préférentiellement d’au moins huit fois l’épaisseur de la paroi du tube,
- la portion épaissie est une extrémité du tube,
- le premier pli présente une épaisseur radiale supérieure à deux fois l’épaisseur de la paroi du tube, préférentiellement trois fois l’épaisseur de la paroi du tube,
- l’extrémité du dernier flanc est longitudinalement en retrait relativement au premier pli,
- l’extrémité du dernier flanc est longitudinalement en débord relativement au premier pli.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un procédé de formage d’une portion épaissie pour un tube, comprenant les étapes suivantes: - augmentation du diamètre du tube, préférentiellement d’au moins quatre fois l’épaisseur de la paroi du tube, sur une portion de longueur sensiblement égale à la longueur de la portion épaissie souhaitée, à une distance d’une extrémité du tube au moins égale à la longueur de la portion épaissie souhaitée multipliée par le nombre de flancs souhaités diminué de un, - retroussage concentrique.
Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :
- le procédé comprend encore une étape de compression radiale des flans,
- le retroussage concentrique est réalisé en maintenant la portion de diamètre modifié au moyen d’un mors et en repoussant le tube axialement vers ladite portion au moyen d’un poussoir,
- l’étape de compression radiale des flans comprend: - une étape d’expansion et une étape de rétreint, telles que la portion épaissie présente un diamètre augmenté, relativement au diamètre du tube, d’au moins huit fois l’épaisseur de la paroi du tube,
- l’étape de compression radiale des flans épargne le premier pli.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :
montre, en vue de profil coupée, un tube dans un état nominal initial avant application du procédé selon l’invention,
montre, en vue de profil coupée, un tube dans un état faisant suite à l’application d’une première opération de modification du diamètre sur une portion,
montre, en vue de profil sectionnée, le tube de la figure 2,
montre, en vue de profil coupée, un tube dans un état faisant suite à l’application d’une deuxième opération de retroussage concentrique,
montre, en vue de profil sectionnée, le tube de la figure 4, avec les outillages,
montre, en vue de profil coupée, un tube dans un état faisant suite à l’application d’une troisième opération de compression radiale,
montre, en vue de profil sectionnée, le tube de la figure 6,
montre, en vue de profil coupée, un tube selon autre mode de réalisation.
En référence à la figure 6, un tube 1 selon l’invention comprend une portion épaissie 2 par retroussage concentrique. Une opération de retroussage concentrique permet de replier le tube sur lui-même, concentriquement, sur une portion donnée. Ainsi chaque pli permet d’ajouter une épaisseur e de matière au tube 1 qui vient se superposer à la paroi nominale du tube 1.
La figure 7 montre un tube 1 comprenant une portion 2 épaissie au moyen de deux plis 31, 32 permettant de former trois flancs 41, 42, 43 qui se superposent et confèrent à la portion 2 ainsi épaissie une épaisseur triple, relativement à l’épaisseur nominale e de la paroi du tube 1.
Aussi, selon une autre caractéristique, la portion épaissie 2 comprend au moins un pli 31, 32 séparant deux flancs 41-43. Chaque pli 31, 32 permet de former un nouveau flanc 41-43, qui vient se superposer concentriquement au précédent. Aussi pour n plis 31, 32, il est obtenu n+1 flancs 41-43. Du fait du mode d’obtention, formant simultanément un pli dans un sens et un pli en sens inverse, le nombre de plis 31, 32 est préférentiellement pair.
Selon une caractéristique encore plus préférée, la portion épaissie 2 comprend deux plis 31, 32 et donc trois flancs 41-43. Le premier pli 31 sépare le premier flanc 41 du deuxième flanc 42 et le deuxième pli 32 sépare le deuxième flanc 42 du troisième flanc 43. Les plis 31, 32 et les flancs 41, 42, 43 sont arbitrairement ordonnés, le long de la matière du tube 1, depuis le tube 1 vers son extrémité.
Tel qu’illustré sur les figures 4-7, le premier flanc 41 poursuit le tube 1. Le retroussage est tel que au moins le deuxième flanc 42 (premier flanc à être retroussé) se trouve à l’intérieur du tube 1, appliqué le long de la surface intérieure du tube 1.
De manière analogue, il est possible de réaliser la caractéristique de l’invention, l’épaississement d’une portion épaissie 2, en disposant au moins le deuxième flanc 42 à l’extérieur du tube 1, appliqué le long de la surface extérieure du tube 1.
De même, tel qu’illustré sur les figures 4-7, tous les flancs successifs 43, sont préférentiellement disposés de manière analogue au deuxième flanc 42, soit ici à l’intérieur du tube 1 et du flan précédent, ici 41. Ainsi le retroussage est intérieur et ce pour tous les flancs 41-43, chaque flanc successif étant disposé à l’intérieur du flan précédent.
De manière analogue, il est possible de disposer tous les flancs 41-43 à l’extérieur du tube 1, chaque flanc successif étant disposé à l’extérieur du flan précédent.
Alternativement, il est encore possible d’alterner les sens des flancs 41-43, avec au moins une paire de flans retroussés à l’intérieur, suivi d’au moins une paire de flans retroussés à l’extérieur et réciproquement, selon un alternat quelconque de paires de flancs intérieurs ou extérieurs.
Selon une autre caractéristique, les flancs 41-43 successifs sont sensiblement jointifs deux à deux. Ainsi deux flancs successifs sont avantageusement parallèles, mais aussi en contact étroit l’un avec l’autre, sur sensiblement toute leur surface.
Selon une autre caractéristique, la portion épaissie 2 présente un diamètre supérieur au diamètre du tube 1. Une telle caractéristique, plus particulièrement visible à la figure 6, peut être avantageuse pour réaliser un raccord emmanché du tube 1 avec un autre tube.
Préférentiellement, tel qu’illustré à la figure 7, la portion épaissie 2 présente un diamètre augmenté, relativement au diamètre du tube 1, d’au moins huit fois l’épaisseur e de la paroi du tube 1. Ainsi la cote radiale Y est au moins égale à quatre fois l’épaisseur e de toile.
Selon une autre caractéristique, la portion épaissie 2 est disposée à l’extrémité du tube 1 et forme l’extrémité du tube 1.
Selon une autre caractéristique, plus particulièrement illustrée à la figure 7, le premier pli 31 présente une épaisseur radiale supérieure, avantageusement strictement, à deux fois l’épaisseur e de la paroi du tube 1. Préférentiellement, le premier pli 31 présente une épaisseur radiale supérieure à trois fois l’épaisseur e de la paroi du tube 1. Ainsi le premier pli 31 est réalisé avec un rayon de courbure tel qu’il persiste au niveau du pli 31 une épaisseur E non nulle et préférentiellement au moins égale à l’épaisseur e de la paroi du tube 1. Ceci garantit une valeur minimale du rayon de courbure du premier pli 31, évite un pli à 180° et permet ainsi d’éviter une fragilisation par fissuration de la matière au niveau du pli 31. Le premier pli 31 peut contribuer à la durabilité d’un assemblage obtenu par soudage à proximité du pli 31, aussi le pli 31 doit être exempt de défaut. Cette contrainte est moins forte pour le deuxième pli 32, lorsque ce dernier est situé à l’intérieur du tube 1 et donc protégé.
Un tel rayon de courbure évite encore une bordure potentiellement tranchante et réduit ainsi les risques de blessure.
Selon une autre caractéristique, plus particulièrement visible à la figure 7, l’extrémité du dernier flanc 43 est longitudinalement en retrait R relativement au premier pli 31. Selon une autre caractéristique, plus particulièrement visible à la figure 8, l’extrémité du dernier flanc 43 est longitudinalement en débord D relativement au premier pli 31.
L’invention concerne encore un procédé de formage d’une portion épaissie 2 pour un tube 1, permettant d’obtenir un tube 1 tel que décrit précédemment.
Le procédé débute avec un tube 1, tel qu’illustré à la figure 1. La section du tube 1 n’est pas représentée. Elle peut être quelconque, par exemple circulaire.
Le procédé comprend les différentes étapes suivantes. Une première étape plus particulièrement illustrée aux figures 2 et 3 consiste en une modification du diamètre du tube, préférentiellement une augmentation. Cette modification est réalisée par tout moyen connu, tel un outillage concentrique d’expansion. La portion ainsi modifiée préfigure la future portion épaissie 2 qui est épaissie par retroussage. Aussi la modification de diamètre est appliquée sur une longueur sensiblement égale, préférentiellement supérieure, à la longueur de la portion épaissie 2 souhaitée. La portion de diamètre modifié va former le premier flan 41. La partie libre de tube 1 restante doit permettre le retroussage et la formation des flancs restants 42-43. Aussi la portion augmentée doit être distante de l’extrémité du tube 1 d’une distance au moins égale à la longueur de la portion épaissie 2 souhaitée multipliée par le nombre de flancs restants 42-43, soit le nombre de flancs 41-43 souhaités diminué de un.
La modification du diamètre augmente ou réduit le diamètre du tube 1, préférentiellement d’au moins quatre fois l’épaisseur e de la paroi du tube 1. Ainsi, tel qu’illustré à la figure 3, la cote X radiale est au moins égale à deux fois l’épaisseur e de toile.
Au cours d’une deuxième étape, il est procédé au retroussage concentrique. Ceci est plus particulièrement illustré aux figures 4 et 5. Une partie du tube 1 est poussée longitudinalement, selon l’axe du tube 1, de manière à retrousser concentriquement la matière du tube 1 sur lui-même, la repliant et formant des flancs 41-43 parallèles les uns aux autres. Une partie du tube 1 peut ainsi avantageusement prendre place dans l’espace libéré par l’étape précédente de modification du diamètre. Le recouvrement des flancs 41-43 parallèles crée ainsi la surépaisseur souhaitée au niveau de la portion retroussée 2.
Tel qu’illustré à la figure 5, le retroussage concentrique est réalisé en maintenant la portion de diamètre modifié au moyen d’un mors 5 et en repoussant le tube axialement vers ladite portion au moyen d’un poussoir. Les formes des outils 5, 6 détermine la façon dont se réalise le retroussage: intérieur, extérieur, etc. et les formes précises des plis 31-32 et flancs 41-43 obtenus.
Au cours d’une troisième étape optionnelle, plus particulièrement illustrée aux figures 6 et 7, il est procédé à une compression radiale des flans 41-43. Cette opération a plusieurs objectifs. Il s’agit premièrement de rapprocher les flancs 41-43 en les appliquant les uns contre les autres. Ensuite, cette opération permet de déterminer le diamètre final de la portion épaissie 2. Enfin cette étape peut participer de la mise en forme des plis 31-32 et flancs 41-43.
Aussi, l’étape de compression radiale des flans 41-43 comprendune étape d’expansion et/ou une étape de rétreint. Ces opérations sont telles que les flancs 41-43 sont à l’issue, sensiblement parallèles et jointifs et que la portion épaissie 2 présente un diamètre augmenté, relativement au diamètre du tube 1. Cette augmentation est d’au moins huit fois l’épaisseur e de la paroi du tube 1. Ainsi, tel que visible à la figure 7, la cote Y radiale est au moins égale à quatre fois l’épaisseur e de toile.
Selon une autre caractéristique, l’étape de compression radiale des flans 41-43 épargne le premier pli 31 de manière à augmenter son rayon de courbure. Ceci est illustré aux figures 7 et 8.
Il convient de noter que l’opération d’expansion doit préférentiellement être appliquée avant l’étape de retreint afin de prendre en compte l’effet BAUSCHINGER qui prédit une fragilisation du tube obtenu en cas d’ordre inverse.
Il est évident que toutes les opérations de formage et de modification dimensionnelle respectent la limite d’allongement du matériau constituant.
L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles.
1: tube,
2: portion épaissie,
31, 32: plis,
41-43: flancs,
5: mors,
6: poussoir,
e: épaisseur de tôle,
D: débord,
E: espace dans le pli 31,
R: retrait,
X: au moins 2 x e,
Y: au moins 4 x e.

Claims (15)

  1. Tube (1) caractérisé en ce qu’il comprend une portion épaissie (2) par retroussage concentrique.
  2. Tube (1) selon la revendication précédente, où la portion épaissie (2) comprend au moins un pli (31, 32) séparant deux flancs (41-43), préférentiellement un nombre pair de plis (31, 32), et encore préférentiellement deux plis (31, 32) séparant trois flancs (41-43).
  3. Tube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où le retroussage est intérieur, préférentiellement pour tous les flancs (41-43).
  4. Tube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où le retroussage est extérieur, préférentiellement pour tous les flancs (41-43).
  5. Tube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où les flancs (41-43) successifs sont sensiblement jointifs deux à deux.
  6. Tube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où la portion épaissie (2) présente un diamètre augmenté, relativement au diamètre du tube (1), préférentiellement d’au moins huit fois l’épaisseur (e) de la paroi du tube (1).
  7. Tube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où la portion épaissie (2) est une extrémité du tube (1).
  8. Tube (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où le premier pli (31) présente une épaisseur radiale supérieure à deux fois l’épaisseur (e) de la paroi du tube (1), préférentiellement trois fois l’épaisseur (e) de la paroi du tube (1).
  9. Tube (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, où l’extrémité du dernier flanc (43) est longitudinalement en retrait (R) relativement au premier pli (31).
  10. Tube (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, où l’extrémité du dernier flanc (43) est longitudinalement en débord (D) relativement au premier pli (31).
  11. Procédé de formage d’une portion épaissie (2) pour un tube (1), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes:
    - augmentation du diamètre du tube (1), préférentiellement d’au moins quatre fois l’épaisseur (e) de la paroi du tube (1), sur une portion de longueur sensiblement égale à la longueur de la portion épaissie (2) souhaitée, à une distance d’une extrémité du tube (1) au moins égale à la longueur de la portion épaissie (2) souhaitée multipliée par le nombre de flancs (41-43) souhaités diminué de un, et
    - retroussage concentrique.
  12. Procédé selon la revendication précédente, comprenant encore une étape de compression radiale des flans (41-43).
  13. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, où le retroussage concentrique est réalisé en maintenant la portion de diamètre modifié au moyen d’un mors (5) et en repoussant le tube axialement vers ladite portion au moyen d’un poussoir (6).
  14. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, où l’étape de compression radiale des flans (41-43) comprend: - une étape d’expansion et une étape de rétreint, telles que la portion épaissie (2) présente un diamètre augmenté, relativement au diamètre du tube (1), d’au moins huit fois l’épaisseur (e) de la paroi du tube (1).
  15. Procédé selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, où l’étape de compression radiale des flans (41-43) épargne le premier pli (31).
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