WO2001039907A1 - Procede de deformation d'un tube a proximite de l'une de ses extremites et outil mis en oeuvre dans ce procede - Google Patents

Procede de deformation d'un tube a proximite de l'une de ses extremites et outil mis en oeuvre dans ce procede Download PDF

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WO2001039907A1
WO2001039907A1 PCT/FR2000/003232 FR0003232W WO0139907A1 WO 2001039907 A1 WO2001039907 A1 WO 2001039907A1 FR 0003232 W FR0003232 W FR 0003232W WO 0139907 A1 WO0139907 A1 WO 0139907A1
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tube
cavity
tool
axis
matrix
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PCT/FR2000/003232
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Didier Gouiran
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Parker Hannifin Sa
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/16—Reverse flanging of tube ends
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/02—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by pressing
    • B21D17/025—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by pressing by pressing tubes axially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/02—Special design or construction
    • B21J9/025—Special design or construction with rolling or wobbling dies

Definitions

  • the present invention relates to a method of deformation of a tube near one of its ends, in particular for producing a tight connection for rigid tubes.
  • the invention also relates to a tool used in such a method.
  • the process in question here must allow the deformation of a tube to produce a fitting of the type shown in Figure 2 of document DE-1 95 26 31 6 C2 or even in document DE-1 97 57 946 A1.
  • a nut is fitted on the tube to be connected.
  • the end of the tube to be connected is introduced into a male part of the connector which has on the one hand on its outer surface a thread corresponding to the thread of the nut and on the other hand inside a conical bore.
  • the tube is deformed towards the outside to produce a stop making it possible to limit the length of introduction of the tube to be connected into the male part.
  • a disadvantage of this device is that it requires the use of a heavy machine which can exert significant efforts. In addition, a large amount of energy is required to deform the tube.
  • Patent EP-0 381 603 B 1 describes such a method of producing a connector. This process makes it possible to respect the fibers of the metal and consumes less energy but does not make it possible to produce a connection such as those disclosed in the document DE-1 97 57 946 A1.
  • the present invention therefore aims to provide a method for deforming a tube at a distance from its free end without weakening it.
  • this method also comprises the following steps:
  • this cavity having a bottom, a lateral wall of a shape adapted to the tube and to the desired deformation, as well as an opening opposite the bottom , - support of the end of the tube against the bottom of the cavity, a clearance remaining between the opening of the cavity and the matrix,
  • the deformation is controlled. By adapting the shape of this cavity, it is possible to leave part of the tube without deformation over a predetermined length from its free end.
  • Various means can be envisaged to exert a force locally on the tube by turning about the axis of the latter. We can by example consider having a pressure roller coming to act on a wall of the part of the shaped part by rolling on this wall and describing a circle around the axis of the tube to be deformed.
  • the shaped part is for example integrated into a tool having a longitudinal axis inclined with respect to the axis of the tube and substantially intersecting with the latter, and the force essentially axial is exerted on the end of the tube by rotating the tool, the latter then being driven by an orbital movement relative to the axis of the tube, and by simultaneous bringing together of the tool and the matrix.
  • the angle of inclination between the axis of revolution of the cavity and the axis of the tube is preferably between 2 and 5 degrees.
  • a snap nose intended to come to bear on the inner wall of the tube to be deformed, is introduced into the latter when the end of the tube is introduced into the cavity of the tool. A shaping of the interior of the tube is then carried out at the same time as this tube is deformed.
  • the shaping piece is placed on the end of the tube so that the longitudinal axis of the cavity corresponds substantially to the longitudinal axis of the tube, and an external tool comes to bear on a face of the part of shape opposite to the face in which the cavity is made.
  • the external tool is advantageously a tool whose axis is inclined relative to the longitudinal axis of the tube and this tool is driven by an orbital movement relative to the longitudinal axis of the tube combined with a translation towards the matrix.
  • the present invention also relates to a tool for implementing a deformation process according to the invention.
  • This tool is in the form of a substantially cylindrical part, at the end of which is formed an open cavity, having an axis of revolution and having a bottom substantially arranged in a transverse plane as well as a conical zone close to the bottom and narrowing away from it.
  • the cavity has for example on the side of its open side a second conical zone, connecting to the first and widening towards the open side.
  • the cavity advantageously has an annular groove.
  • the cavity advantageously has an annular rib.
  • This snap nose allows shaping of the tube from the inside during deformation.
  • the cavity is produced in a tubular part in which the nose of the head is placed, the bottom of the cavity being formed by the base of the head, these two parts being mounted in a housing of substantially circular cylindrical shape, having a bottom and open at the opposite end.
  • Figures 1 to 4 schematically represent four steps of a method for deforming a tube near one of its ends
  • FIG. 5 is a sectional view showing a connection obtained during the deformation illustrated in FIGS. 1 to 4
  • FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 4 for an identical process using a different tool
  • FIG. 7 is a sectional view showing a connector using a tube as shown deformed in FIG. 6,
  • FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 4 for another alternative embodiment
  • FIG. 9 is a sectional view of a connector obtained with a tube as shown in FIG. 8,
  • Figures 1 0 to 1 3 are views showing a variant of a method according to the invention
  • Figure 14 is a sectional view showing a fitting obtained with a tube deformed by the method illustrated in Figures 1 0 to 1 3
  • Figure 1 5 shows on an enlarged scale an alternative embodiment of the tool shown in Figures 10 to 1 3, and
  • Figure 1 6 is a view corresponding to Figure 1 5 for another alternative embodiment of a tool according to the invention.
  • FIGS. 1 to 4 represent an opening matrix 2 comprising two jaws 4. Between these two jaws, a tube 6 takes place. This tube is arranged so that a free end thereof protrudes from the matrix 2
  • a tool 8 having a front face 1 0 in which is formed a cavity 1 2.
  • the tube 6 is a circular cylindrical metal tube. It has a longitudinal axis of symmetry 14.
  • the matrix 2 is intended to hold the tube 6 during its deformation and it also partly determines the shape of the deformed tube.
  • the two jaws 4 forming the matrix 2 are supported towards each other by means not shown and known to those skilled in the art. In this way, they clamp and hold the tube 6 in place.
  • a free end 1 6 of the tube 6 protrudes from the matrix 2.
  • the tube 6 is deformed at the level where the tube 6 leaves the matrix 2.
  • the jaws 4 have a recess 1 8 corresponding substantially to the outer surface of the tube to be deformed.
  • the dimensions of this recess 1 8 are adapted to allow excellent tightening of the tube 6.
  • an additional groove 22 is produced in each jaw 4 The shape of this groove 22 is adapted to the deformation that it is desired to achieve.
  • the tool 8 comprises a pin 24 at the end of which is fixed a shaped part 26.
  • the cavity 12 is made in the shaped part 26.
  • the pin 24 and the shaped part 26 are two parts substantially cylindrical circular outer shell and each have a common axis of revolution 28. This axis 28 intersects with the axis 1 4 of the tube and is inclined relative to the latter by about 4 °.
  • the cavity 1 2 has an opening 30 at the front face 1 0. Opposite the opening 30, the cavity 1 2 has a bottom 32 substantially transverse to the axis 28. On the side of the bottom 32 , the cavity 1 2 has a frustoconical surface 34. This truncated cone tapers towards the opening 30. Before this opening 30, the surface of the cavity 1 2 widens again. The cavity 1 2 therefore has a narrowing 36. This widening of the cavity 1 2 on the side of the opening 30 is in the form of two frustoconical zones with different cone angles.
  • FIG. 1 shows only the various objects implemented for the implementation of a method according to the invention.
  • a relative displacement between the tool and the matrix has taken place. It is assumed here that the die 2 is fixed while the tool 8 can move in translation in a direction parallel to the axis 14 of the tube 6. Thus, the tool 8 has moved closer to the die 2 and the free end 1 6 of the tube 6 enters the cavity 1 2 of the shaped part 26. The tool 8 is then driven in rotation about the axis 14 of the tube. This tool is then animated by an orbital movement relative to the tube 6. The axis 28 of the tool is then driven so as to describe a cone around the axis 1 6 of the tube 2.
  • the free end 1 6 of the tube abuts against the bottom 32 of the cavity 1 2.
  • the depth of the cavity 1 2 and the length of the tube protruding out of the matrix are such that, when the end 1 6 of the tube abuts against the bottom 32 of the cavity, there is still a space between the front face 10 of the tool and the face 20 of the matrix.
  • the tool continues to be driven in its orbital movement and in its translational movement to cause deformation of the tube 6. Thanks to the combination of these two movements, the tool 8 exerts on the tube 6, in particular on its free end 1 6, a substantially axial force. This force is not exerted on the entire periphery of the tube but locally. The area of application of this force rotates with the tool 8. There is therefore a force which moves around the periphery of the tube. This allows for a "gentle" deformation which does not abrupt the material of the tube and does not break the fibers of the metal.
  • the frustoconical area 34 of the cavity 1 2 is such that, during the rotation of the tool 8, the free end 1 6 of the tube 6 is not deformed.
  • the deformation of the tube 6 begins at the level of the narrowing 36 of the cavity.
  • the tool 8 pushes the material of the tube 6 back into the groove 22 made in the jaws 4.
  • the part of the cavity between the narrowing 36 and the opening 30 shapes the outside of the tube for it. give the desired shape.
  • the tool 8 abuts against the face 20 of the die 2.
  • the deformation of the tube is completed.
  • the free end 1 6 of the tube is then removed from the cavity 1 2 and the jaws 4 are opened. The tube is thus released.
  • FIG. 5 shows a connection made with the deformed tube using the method illustrated in FIGS. 1 to 4.
  • the deformed tube 6 a nut 38, a threaded nipple 40 having an internal conical surface 42, as well as a seal 44.
  • the outer bead 46 which has been obtained by pushing the tube back into the groove 22 of the jaws 4 serves as a stop at the bottom of the nut 38.
  • the area formed from the outside by the form part 26 serves as a support for the seal 44. The latter comes to bear on the front face of the nipple 40.
  • FIG. 6 shows a variant of the tool 8.
  • the cavity in the region of the cavity between the opening 30 and the narrowing 36, the cavity has an annular rib 48 which is intended to produce a groove 50 on the outer surface of the tube 6.
  • This groove 50 is intended to receive an O-ring 52.
  • the method of deformation of the tube is identical to that described above. There is therefore only shown in the drawing one step of this process corresponding to the step shown in FIG. 4. Likewise in FIG. 8, a stage of the deformation process corresponding to the stage represented in FIG. 4 is shown.
  • the zone of the cavity comprised between the narrowing 36 and the opening 30 comprises an annular groove 54.
  • This groove 54 allows a second bead 56 to be produced at the outside surface of the tube. As shown in FIG. 9, there is therefore the first bead 46 and the second bead 56. This second bead 56 is located at the conical surface 42 of the nipple 40. Between the two beads 46 and 56 is placed the O-ring 52. Here, therefore, there is a seal at the conical surface 42.
  • Figures 10 to 1 3 illustrate a variant of the deformation process described with reference to the figures 1 to 4. As can be seen in these figures, the tool used here is very different from the tools shown in Figures 1 to 4, 6 and 8. In principle, there is a piece of shape 1 26 in the there is a cavity 1 1 2.
  • a snap nose 1 58 mounted to pivot about a transverse axis 1 60.
  • the shaped part 1 26 and the snap nose 1 58 are mounted in a housing formed in a support 1 62.
  • This support is itself mounted on a spindle 1 24.
  • the spindle 1 24 and the support 1 62 have a common axis of revolution 1 28.
  • the only difference which is noted in FIGS. 10 to 13 at the level of the matrix relates to the groove 22 which has a slightly different shape.
  • the axis 14 of the tube 6 is intersecting with the axis 1 28 of the tool and the angle formed between the axis 14 and the axis 1 28 is about 4 °.
  • the deformation process is as follows here.
  • the tool approaches the die 2. It then presents a translational movement in the direction given by the axis 14 of the tube 6. During this movement of approximation, the tool can also be animated by an orbital movement as described above.
  • the axis 1 28 of the tool then describes a cone around the axis 14 of the tube.
  • the nose of the snap rests against the inner wall of the tube 6. The edge of the nose of this snap is rounded so as to facilitate its introduction into the tube 6.
  • the nose of nose 1 58 rotates around its axis 1 60 and enters the tube 6.
  • the contact surface between the shaped part 1 26 and the base of the nose piece of nose 1 58 is substantially spherical.
  • a spring 1 64 maintains the shaped part in abutment on the nose of the head.
  • the tool moves away from the matrix and the jaws 4 of the latter are open in order to release the deformed tube.
  • This tube is then used to make, for example, a fitting as shown in FIG. 14.
  • a nut 1 38 engaging on a threaded nipple 140.
  • the nut 1 38 is mounted on the tube 6 before the deformation of the latter.
  • the tube 6 also has a bead 146 against which comes to bear the bottom of the nut 138. At the level of this bead 146 it is noted that the tube has an extra thickness which could have been achieved thanks to the nose buttonhole 1 58.
  • Figure 1 5 shows in more detail and on an enlarged scale an alternative embodiment of a tool that can be used in the process illustrated in Figures 10 to 1 3.
  • a piece of shape 1 26 and a nose clip 1 58 are housed in a support part 1 62.
  • the latter is mounted at the end of a spindle 1 24. In the rest position, this assembly has an axis of revolution 1 28.
  • the nose of the head has a domed base with a flat bottom 1 66.
  • the support piece 1 62 is in the form of a pot.
  • the flat bottom 1 66 of the nose piece of nose rests against the interior bottom of the support piece 1 62.
  • the base of the nose piece of nose 1 58 carries a frustoconical projection extending along the axis 1 28 (in the rest position from the whole).
  • This projection frustoconical carries at its end an annular rib whose shape is adapted to the desired shaping of the interior of the tube 6.
  • At the passage between the base of the nose of the head and the frustoconical projection is the axis 1 60 of articulation from the nose of the nose. This axis is transverse to the axis 1 28 of the tool.
  • the form part 1 26 is here a tubular part. It comes to cover, like a ring, the nose piece of nose 1 58. At the base of the nose piece of nose piece, the shaped part 1 26 is in contact.
  • the contact surface is a substantially spherical surface. This surface allows the nose of the head to pivot without inducing a pivoting of the shaped part 1 26.
  • a clearance remains between the nose of the head and the shaped part. This game is intended to allow the passage of the wall of the tube 6 to be deformed.
  • the outer surface of the shaped part 1 26 is substantially circular cylindrical. It comes to marry the inner wall of the support piece 1 62 in the form of a pot.
  • An elastic ring 168 holds the assembly formed by the nose of nose 1 58 and the ring 1 26 in the support part 1 62.
  • Figure 1 6 shows a variant of a tool that can be used to deform the tube 6 near its free end 1 6.
  • the matrix 2 remains unchanged. It comprises two jaws 4, a face 20 from which projects the tube 6 to be deformed, and a housing for receiving the tube. Grooves 22 are also provided to allow the deformation of the wall of the tube.
  • the tool is produced in two separate parts: a form 226 socket and an inclined flat head 270.
  • the form piece 1 26 has the form of a closed socket at one of its ends.
  • This shaped part therefore has a cavity 21 2.
  • This cavity is of a shape adapted to the tube and to the desired deformation of the tube.
  • the shaped part 226 has an axis of revolution. When the shaped part is placed on the free end 1 6 of the tube 6. This axis of revolution coincides with the axis 1 4 of the tube.
  • the shaped part On the side opposite to the face into which the cavity 21 2 opens, the shaped part has a transverse flat bottom 272.
  • the inclined flat head has a pin 224 with an axis 228. This axis 228 intersects with the axis 14 of the tube and is inclined relative to this axis. At the end of the pin 224, is mounted a head of snap 274 having a flat conical front face 276. The angle of the cone is such that the front face has an edge 278 perpendicular to the axis 14 of the tube.
  • the shaped part 226 is placed on the free end of the tube 6.
  • This shaped part can be connected to the matrix 2. This connection allows a displacement in translation along the axis 14 of the shaped part 226.
  • the free end of the tube 1 6 comes to bear at the bottom of the cavity 21 2 of the shaped part 226.
  • the inclined flat chuck is driven by an orbital movement. Its axis 228 therefore describes a cone around the axis 1 4.
  • This bolt 270 is also driven in a translational movement in the direction given by the axis 14 towards the matrix 2.
  • the bolt 270 comes to bear by its front face 276 on the bottom 272 of the shaped part 226.

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Abstract

Ce procédé comporte les étapes suivantes: un tube (6) est mis en place dans une matrice (2) ouvrante présentant une empreinte (22) correspondant à la forme extérieure finale souhaitée; introduction de l'extrémité (16) du tube dans une cavité (12) d'une pièce de forme (26), cette cavité présentant un fond (32), une paroi latérale de forme adaptée, ainsi qu'une ouverture (30) opposée au fond (32); appui de l'extrémité du tube (16) contre le fond (32) de la cavité (12), un jeu subsistant entre l'ouverture de la cavité et la matrice; application d'une force essentiellement axiale sur l'extrémité (16) du tube, la zone d'application de la force tournant autour de l'axe longitudinal (14) du tube provoquant ainsi une déformation progressive du tube; retrait de l'extrémité du tube déformé hors de la cavité (12) de la pièce de forme et hors de la matrice (2).

Description

PROCEDE DE DEFORMATION D'UN TUBE A PROXIMITE DE L'UNE DE SES EXTREMITES ET OUTIL MIS EN OEUVRE DANS CE
PROCEDE
La présente invention concerne un procédé de déformation d'un tube à proximité de l'une de ses extrémités notamment pour la réalisation d'un raccord étanche pour tubes rigides. L'invention concerne également un outil mis en oeuvre dans un tel procédé. Le procédé dont il est question ici doit permettre de réaliser la déformation d'un tube pour réaliser un raccord du type de celui représenté sur la figure 2 du document DE-1 95 26 31 6 C2 ou bien encore dans le document DE-1 97 57 946 A1 . Dans ces deux documents, on retrouve un raccord d'un tuyau rigide. Un écrou est emmanché sur le tube à raccorder. L'extrémité du tube à raccorder est introduite dans une partie mâle du raccord qui comporte d'une part sur sa surface extérieure un filetage correspondant au taraudage de l'écrou et d'autre part à l'intérieur un alésage conique. Le tube est déformé vers l'extérieur pour réaliser une butée permettant de limiter la longueur d'introduction du tube à raccorder dans la partie mâle. Une fois l'extrémité du tube emmanchée dans la partie mâle, l'écrou est vissé sur le filetage correspondant en venant prendre appui directement ou indirectement sur la déformation du tube rigide à raccorder.
Les documents cités n'indiquent pas comment est réalisée la déformation du tube. Il est en fait connu de placer l'extrémité du tube à déformer dans une matrice et de venir pousser sur l'extrémité libre du tube afin de déformer la paroi de celui-ci et venir pousser la matière formant ce tube dans un logement prévu à cet effet dans la matrice.
Un inconvénient de ce dispositif est qu'il nécessite l'utilisation d'une machine lourde pouvant exercer des efforts importants. En outre, il faut une grande quantité d'énergie pour déformer le tube.
Un autre inconvénient de ce procédé de réalisation est qu'il casse les fibres du métal formant le tube à raccorder. Au niveau de la déformation, ce tube est donc fragilisé. Pour d 'autres types de raccords, pour lesquels la déformation du tube est effectuée immédiatement à l'extrémité du tube à raccorder, il est connu de réaliser une déformation du tube par bouterollage. Le brevet EP-0 381 603 B 1 décrit un tel procédé de réalisation d' un raccord . Ce procédé permet de respecter les fibres du métal et consomme moins d 'énergie mais ne permet pas de réaliser un raccord tels ceux révélés dans le document DE- 1 97 57 946 A1 .
La présente invention a alors pour but de fournir un procédé permettant de déformer un tube à distance de son extrémité libre sans le fragiliser.
À cet effet, elle propose un procédé de déformation d'un tube présentant un axe longitudinal, à proximité de son extrémité, dans lequel le tube est mis en place dans une matrice ouvrante présentant une empreinte correspondant à la forme extérieure finale souhaitée, une extrémité libre du tube dépassant hors de la matrice.
Selon l'invention, ce procédé comporte en outre les étapes suivantes :
- introduction de l'extrémité du tube dépassant de la matrice dans une cavité d'une pièce de forme, cette cavité présentant un fond, une paroi latérale de forme adaptée au tube et à la déformation souhaitée, ainsi qu'une ouverture opposée au fond, - appui de l'extrémité du tube contre le fond de la cavité, un jeu subsistant entre l'ouverture de la cavité et la matrice,
- application d'une force essentiellement axiale sur l'extrémité du tube par l'intermédiaire de la pièce de forme, la zone d'application de la force tournant autour de l'axe longitudinal du tube provoquant ainsi une déformation progressive du tube,
- retrait de l'extrémité du tube déformé hors de la cavité de la pièce de forme et hors de la matrice.
Le fait que la force permettant de réaliser la déformation ne soit pas appliquée simultanément à toute la périphérie du tube permet de déformer progressivement le tube sans casser les fibres du métal constituant ce tube. Comme le tube est introduit dans une cavité, la déformation est contrôlée. En adaptant la forme de cette cavité, il est possible de laisser sans déformation une partie du tube sur une longueur prédéterminée à partir de son extrémité libre. Divers moyens sont envisageables pour exercer une force localement sur le tube en tournant autour de l'axe de celui-ci. On peut par exemple envisager d'avoir un galet presseur venant agir sur une paroi de la pièce de la pièce de forme en roulant sur cette paroi et en décrivant un cercle autour de l'axe du tube à déformer.
Dans une forme d'exécution avantageuse du procédé selon l'invention, la pièce de forme est par exemple intégrée à un outil présentant un axe longitudinal incliné par rapport à l'axe du tube et sensiblement sécant avec ce dernier, et la force essentiellement axiale est exercée sur l'extrémité du tube par mise en rotation de l'outil, celui-ci étant alors animé d'un mouvement orbital par rapport à l'axe du tube, et par rapprochement simultané de l'outil et de la matrice.
Dans cette forme d'exécution, l'angle d'inclinaison entre l'axe de révolution de la cavité et l'axe du tube est de préférence compris entre 2 et 5 degrés.
On peut également prévoir qu'un nez de bouterolle, destiné à venir prendre appui sur la paroi intérieure du tube à déformer est introduit dans ce dernier lorsque l'extrémité du tube est introduite dans la cavité de l'outil. On réalise alors un façonnage de l'intérieur du tube en même temps que l'on déforme ce tube.
Dans une autre forme d'exécution d'un procédé selon l'invention, la pièce de forme est placée sur l'extrémité du tube de telle sorte que l'axe longitudinal de la cavité correspond sensiblement à l'axe longitudinal du tube, et un outil extérieur vient en appui sur une face de la pièce de forme opposée à la face dans laquelle est réalisée la cavité.
Dans ce cas, l'outil extérieur est avantageusement un outil d'axe incliné par rapport à l'axe longitudinal du tube et cet outil est animé d'un mouvement orbital par rapport à l'axe longitudinal du tube combiné à une translation vers la matrice.
La présente invention concerne aussi un outil pour la mise en œuvre d'un procédé de déformation selon l'invention. Cet outil se présente sous la forme d'une pièce sensiblement cylindrique, à l'extrémité de laquelle est réalisée une cavité ouverte, présentant un axe de révolution et comportant un fond sensiblement disposé dans un plan transversal ainsi qu'une zone conique voisine du fond et se rétrécissant en s'éloignant de ce dernier. La cavité présente par exemple du côté de son côté ouvert une seconde zone conique, se raccordant à la première et s'élargissant vers le côté ouvert. Pour réaliser une nervure, ou un bourrelet annulaire, sur la surface extérieure du tube à déformer, la cavité présente avantageusement une gorge annulaire. De même, pour réaliser une gorge annulaire sur la surface extérieure du tube à déformer, la cavité présente avantageusement une nervure annulaire.
Un autre type d'outil pouvant être utilisé pour mettre en œuvre un procédé selon l'invention comporte une pièce sensiblement cylindrique, à l'extrémité de laquelle est réalisée une cavité ouverte, présentant un axe de révolution et comportant un fond sensiblement disposé dans un plan transversal ainsi qu'une zone conique voisine du fond et il comporte également un nez de bouterolle monté pivotant par rapport à un axe transversal de la cavité. Ce nez de bouterolle permet un façonnage du tube depuis l'intérieur au cours de la déformation.
Dans une forme de réalisation avantageuse de ce type d'outil, la cavité est réalisée dans une pièce tubulaire dans laquelle vient prendre place le nez de bouterolle, le fond de la cavité étant formé par la base de la bouterolle, ces deux pièces étant montées dans un logement de forme sensiblement cylindrique circulaire, présentant un fond et ouvert à l'extrémité opposée. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemples non limitatifs plusieurs variantes de réalisation d'un procédé selon l'invention et plusieurs outils mis en œuvre dans ces variantes. Figures 1 à 4 représentent de manière schématique quatre étapes d'un procédé pour déformer un tube à proximité de l'une de ses extrémités,
Figure 5 est une vue en coupe montrant un raccord obtenu lors de la déformation illustrée sur les figures 1 à 4, Figure 6 est une vue correspondante à la figure 4 pour un procédé identique utilisant un outil différent,
Figure 7 est une vue en coupe montrant un raccord utilisant un tube tel que représenté déformé sur la figure 6,
Figure 8 est une vue correspondant à la figure 4 pour une autre variante de réalisation, Figure 9 est une vue en coupe d'un raccord obtenu avec un tube tel que représenté sur la figure 8,
Figures 1 0 à 1 3 sont des vues montrant une variante d'un procédé selon l'invention, Figure 14 est une vue en coupe montrant un raccord obtenu avec un tube déformé par le procédé illustré sur les figures 1 0 à 1 3,
Figure 1 5 montre à échelle agrandie une variante de réalisation de l'outil représenté sur les figures 10 à 1 3, et
Figure 1 6 est une vue correspondante à la figure 1 5 pour une autre variante de réalisation d'un outil selon l'invention.
Les figures 1 à 4 représentent une matrice ouvrante 2 comportant deux mâchoires 4. Entre ces deux mâchoires, vient prendre place un tube 6. Ce tube est disposé de telle sorte qu'une extrémité libre de celui-ci fait saillie hors de la matrice 2. On reconnaît également sur ces figures un outil 8 présentant une face frontale 1 0 dans laquelle est réalisée une cavité 1 2.
Le tube 6 est un tube métallique cylindrique circulaire. Il présente un axe longitudinal de symétrie 14.
La matrice 2 est destinée à maintenir le tube 6 pendant sa déformation et elle détermine également en partie la forme du tube déformé. Les deux mâchoires 4 formant la matrice 2 sont appuyées l'une vers l'autre par des moyens non représentés et connus de l'homme du métier. De cette manière, elles viennent serrer et maintenir le tube 6 en place. Une extrémité libre 1 6 du tube 6 fait saillie hors de la matrice 2. La déformation du tube 6 sera réalisée au niveau où le tube 6 sort de la matrice 2.
Les mâchoires 4 présentent un évidement 1 8 correspondant sensiblement à la surface extérieure du tube à déformer. Les dimensions de cet évidement 1 8 sont adaptées pour permettre un excellent serrage du tube 6. Au niveau de la face 20 de la matrice de laquelle l'extrémité libre 1 6 du tube fait saillie, une rainure supplémentaire 22 est réalisée dans chaque mâchoire 4. La forme de cette rainure 22 est adaptée à la déformation que l'on souhaite réaliser.
L'outil 8 comporte une broche 24 à l'extrémité de laquelle est fixée une pièce de forme 26. La cavité 1 2 est réalisée dans la pièce de forme 26. La broche 24 et la pièce de forme 26 sont deux pièces d'enveloppe extérieure sensiblement cylindrique circulaire et présentent chacune un axe de révolution commun 28. Cet axe 28 est sécant avec l'axe 1 4 du tube et est incliné par rapport à celui-ci d 'environ 4° .
La cavité 1 2 présente une ouverture 30 au niveau de la face frontale 1 0. A l'opposé de l'ouverture 30, la cavité 1 2 présente un fond 32 sensiblement transversal par rapport à l'axe 28. Du côté du fond 32, la cavité 1 2 présente une surface 34 tronconique. Ce tronc de cône va en se rétrécissant vers l'ouverture 30. Avant cette ouverture 30, la surface de la cavité 1 2 s'élargit à nouveau. La cavité 1 2 présente donc un rétrécissement 36. Cet élargissement de la cavité 1 2 du côté de l'ouverture 30 se présente sous la forme de deux zones tronconiques avec des angles de cône différents.
La figure 1 montre uniquement les différents objets mis en œuvre pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention. Sur la figure 2, comme on le constate aisément, un déplacement relatif entre l'outil et la matrice a eu lieu. On suppose ici que la matrice 2 est fixe tandis que l'outil 8 peut se déplacer en translation selon une direction parallèle à l'axe 14 du tube 6. Ainsi, l'outil 8 s'est rapproché de la matrice 2 et l'extrémité libre 1 6 du tube 6 pénètre dans la cavité 1 2 de la pièce de forme 26. L'outil 8 est alors entraîné en rotation autour de l'axe 14 du tube. Cet outil est alors animé d'un mouvement orbital par rapport au tube 6. L'axe 28 de l'outil est alors entraîné de manière à décrire un cône autour de l'axe 1 6 du tube 2. Ce mouvement de rotation est combiné au mouvement de translation selon la direction déterminée par l'axe 14 du tube 6. Le porte-outil permettant l'entraînement de l'outil 8 n'est pas représenté au dessin. Un tel porte-outil est connu de l'homme du métier. On peut utiliser ici une machine à bouteroller du même type que celle décrite dans le document FR-2 660 21 9.
Au cours du rapprochement de l'outil 8 vers la matrice 2, l'extrémité libre 1 6 du tube vient en butée contre le fond 32 de la cavité 1 2. La profondeur de la cavité 1 2 et la longueur du tube faisant saillie hors de la matrice sont telles que, lorsque l'extrémité 1 6 du tube vient en butée contre le fond 32 de la cavité, il reste encore un espace entre la face frontale 10 de l'outil et la face 20 de la matrice. L'outil continue à être entraîné dans son mouvement orbital et dans son mouvement de translation pour provoquer la déformation du tube 6. Grâce à la combinaison de ces deux mouvements, l'outil 8 exerce sur le tube 6, notamment sur son extrémité libre 1 6, une force sensiblement axiale. Cette force n'est pas exercée sur toute la périphérie du tube mais localement. La zone d'application de cette force tourne avec l'outil 8. On a donc une force qui se déplace à la périphérie du tube. Ceci permet de réaliser une déformation "en douceur" qui ne brusque pas le matériau constitutif du tube et ne casse pas les fibres du métal.
La zone tronconique 34 de la cavité 1 2 est telle que, lors de la rotation de l'outil 8, l'extrémité libre 1 6 du tube 6 ne soit pas déformée. La déformation du tube 6 commence au niveau du rétrécissement 36 de la cavité. L'outil 8 vient repousser la matière du tube 6 dans la rainure 22 réalisée dans les mâchoires 4. En même temps, la partie de la cavité se trouvant entre le rétrécissement 36 et l'ouverture 30 vient façonner l'extérieur du tube pour lui donner la forme souhaitée. Comme représenté sur la figure 4, l'outil 8 vient buter contre la face 20 de la matrice 2. La déformation du tube est achevée. On retire alors l'extrémité libre 1 6 du tube hors de la cavité 1 2 et on ouvre les mâchoires 4. Le tube est ainsi libéré.
La figure 5 montre un raccord réalisé avec le tube déformé grâce au procédé illustré par les figures 1 à 4. On reconnaît dans ce raccord le tube 6 déformé, un écrou 38, un mamelon fileté 40 présentant une surface conique intérieure 42, ainsi qu'un joint 44. Ces différentes pièces sont connues de l'homme du métier et sont normalisées. Elles ne sont donc pas décrites en détail ici. Le bourrelet extérieur 46 qui a été obtenu par repoussage du tube dans la rainure 22 des mâchoires 4 sert de butée au fond de l'écrou 38. La zone façonnée de l'extérieur par la pièce de forme 26 sert de support au joint 44. Ce dernier vient en appui sur la face frontale du mamelon 40.
La figure 6 montre une variante de l'outil 8. Ainsi, il est possible de déformer différemment le tube 6. Ici, dans la zone de la cavité comprise entre l'ouverture 30 et le rétrécissement 36, la cavité présente une nervure annulaire 48 qui est destinée à réaliser une gorge 50 à la surface extérieure du tube 6. Cette gorge 50 est destinée à recevoir un joint torique 52. Le procédé de déformation du tube est identique à celui décrit précédemment. II n'est donc représentée au dessin qu' une étape de ce procédé correspondant à l'étape montrée sur la figure 4. De même sur la figure 8 on représente une étape du procédé de déformation correspondant à l'étape représentée sur la figure 4. Ici, la zone de la cavité comprise entre le rétrécissement 36 et l'ouverture 30 comporte une gorge annulaire 54. Cette gorge 54 permet de réaliser au niveau de la surface extérieure du tube un second bourrelet 56. Comme représenté sur la figure 9, on retrouve donc le premier bourrelet 46 et le second bourrelet 56. Ce second bourrelet 56 se situe au niveau de la surface conique 42 du mamelon 40. Entre les deux bourrelets 46 et 56 est placé le joint torique 52. On réalise donc ici une étanchéité au niveau de la surface conique 42. Les figures 10 à 1 3 illustrent une variante du procédé de déformation décrit en référence aux figures 1 à 4. Comme on peut le voir sur ces figures, l'outil utilisé est ici fort différent des outils représentés sur les figures 1 à 4, 6 et 8. Dans le principe, on retrouve une pièce de forme 1 26 dans laquelle est ménagée une cavité 1 1 2. Au centre de la cavité 1 1 2 se trouve toutefois un nez de bouterolle 1 58 monté pivotant autour d' un axe transversal 1 60. La pièce de forme 1 26 et le nez de bouterolle 1 58 sont montés dans un logement ménagé dans un support 1 62. Ce support est lui-même monté sur une broche 1 24. La broche 1 24 et le support 1 62 présentent un axe de révolution commun 1 28. Du côté de la matrice 2, on retrouve les mêmes éléments. La seule différence que l'on note sur les figures 10 à 1 3 au niveau de la matrice concerne la rainure 22 qui présente une forme légèrement différente. Comme pour le procédé décrit précédemment, l'axe 14 du tube 6 est sécant avec l'axe 1 28 de l'outil et l'angle formé entre l'axe 14 et l'axe 1 28 est d 'environ 4° . Le procédé de déformation est ici le suivant.
Au cours d'une première étape, représentée sur la figure 10, l'outil se rapproche de la matrice 2. Il présente alors un mouvement de translation selon la direction donnée par l'axe 14 du tube 6. Au cours de ce mouvement de rapprochement, l'outil peut également être animé d'un mouvement orbital tel que décrit ci-dessus. L'axe 1 28 de l'outil décrit alors un cône autour de l'axe 14 du tube. Comme on l'aperçoit sur la figure 10, le nez de bouterolle vient en appui contre la paroi intérieure du tube 6. Le bord du nez de cette bouterolle est arrondi de manière à faciliter son introduction dans le tube 6. Lorsque le mouvement de rapprochement continue, le nez de bouterolle 1 58 pivote autour de son axe 1 60 et rentre dans le tube 6. La surface de contact entre la pièce de forme 1 26 et la base du nez de bouterolle 1 58 est sensiblement sphérique. Un ressort 1 64 maintient la pièce de forme en appui sur le nez de bouterolle.
Une fois le nez de bouterolle introduit dans le tube 6 comme montré sur la figure 1 1 , le mouvement de rapprochement de l'outil vers la matrice se continue, une paroi du tube 6 vient alors buter contre le fond de la cavité 1 12. Ici, le fond de la cavité 1 12 est réalisé par la base du nez de bouterolle 1 58. Ceci est représenté sur la figure 1 2. Le mouvement de rapprochement de l'outil combiné à son mouvement orbital se continue. On a alors, comme expliqué précédemment, application d'une force sensiblement axiale sur l'extrémité libre du tube. Cette force est exercée de manière localisée, la zone d'application tournant à la périphérie du tube. Toutefois, on a ici, en plus de la déformation par la paroi extérieure, un façonnage de l'intérieur du tube grâce au nez de bouterolle. De cette manière, il est possible de maîtriser précisément l'épaisseur du tube dans la zone déformée.
Une fois la déformation réalisée, l'outil s'éloigne de la matrice et les mâchoires 4 de cette dernière sont ouvertes afin de libérer le tube déformé. Ce tube est alors utilisé pour réaliser par exemple un raccord tel que représenté sur la figure 14. On retrouve ici un écrou 1 38 venant en prise sur un mamelon fileté 140. Bien entendu, l'écrou 1 38 est monté sur le tube 6 avant la déformation de ce dernier. Dans ce raccord, on remarque que le tube 6 présente également un bourrelet 146 contre lequel vient prendre appui le fond de l'écrou 138. Au niveau de ce bourrelet 146 on remarque que le tube présente une surépaisseur qui a pu être réalisée grâce au nez de bouterolle 1 58.
La figure 1 5 montre plus en détail et à échelle agrandie une variante de réalisation d'un outil pouvant être utilisée dans le procédé illustré sur les figures 10 à 1 3. On retrouve ici une pièce de forme 1 26 et un nez de bouterolle 1 58. Ces deux pièces sont logées dans une pièce support 1 62. Cette dernière est montée à l'extrémité d 'une broche 1 24. En position de repos, cet ensemble présente un axe de révolution 1 28.
Le nez de bouterolle comporte une base bombée à fond 1 66 plat. La pièce support 1 62 est en forme de pot. Le fond plat 1 66 du nez de bouterolle vient reposer contre le fond intérieur de la pièce support 1 62. La base du nez de bouterolle 1 58 porte une saillie tronconique s'étendant le long de l'axe 1 28 (en position de repos de l'ensemble). Cette saillie tronconique porte à son extrémité une nervure annulaire dont la forme est adaptée au façonnage souhaité de l'intérieur du tube 6. Au niveau du passage entre la base du nez de bouterolle et la saillie tronconique, se trouve l'axe 1 60 d'articulation du nez de bouterolle. Cet axe est transversal par rapport à l'axe 1 28 de l'outil.
La pièce de forme 1 26 est ici une pièce tubulaire. Elle vient recouvrir à la manière d'une bague le nez de bouterolle 1 58. Au niveau de la base du nez de bouterolle, la pièce de forme 1 26 est en contact. La surface de contact est une surface sensiblement sphérique. Cette surface permet au nez de bouterolle de pivoter sans induire un pivotement de la pièce de forme 1 26. Au niveau de la saillie tronconique du nez de bouterolle, un jeu subsiste entre le nez de bouterolle et la pièce de forme. Ce jeu est destiné à permettre le passage de la paroi du tube 6 à déformer. La surface extérieure de la pièce de forme 1 26 est sensiblement cylindrique circulaire. Elle vient épouser la paroi intérieure de la pièce support 1 62 en forme de pot. Une bague élastique 1 68 vient maintenir l'ensemble formé par le nez de bouterolle 1 58 et la bague 1 26 dans la pièce support 1 62.
La figure 1 6 montre une variante d'un outil pouvant être utilisée pour réaliser une déformation du tube 6 à proximité de son extrémité libre 1 6. Ici, la matrice 2 reste inchangée. Elle comporte deux mâchoires 4, une face 20 de laquelle fait saillie le tube 6 à déformer, et un logement pour recevoir le tube. Des rainures 22 sont également prévues pour permettre la déformation de la paroi du tube.
Ici, l'outil est réalisé en deux pièces distinctes : une douille de forme 226 et une bouterolle plate inclinée 270.
La pièce de forme 1 26 présente la forme d'une douille fermée à l'une de ses extrémités. Cette pièce de forme présente donc une cavité 21 2. Cette cavité est de forme adaptée au tube et à la déformation souhaitée du tube. La pièce de forme 226 présente un axe de révolution. Lorsque la pièce de forme est mise en place sur l'extrémité libre 1 6 du tube 6. Cet axe de révolution est confondu avec l'axe 1 4 du tube. Du côté opposé à la face dans laquelle débouche la cavité 21 2, la pièce de forme présente un fond plat 272 transversal.
La bouterolle plate inclinée comporte une broche 224 d'axe 228. Cet axe 228 est sécant avec l'axe 14 du tube et est incliné par rapport à cet axe. A l'extrémité de la broche 224, est montée une tête de bouterolle 274 présentant une face frontale 276 conique aplatie. L'angle du cône est tel que la face frontale présente une arête 278 perpendiculaire à l'axe 14 du tube.
Pour réaliser la déformation du tube, la pièce de forme 226 est mise en place sur l'extrémité libre du tube 6. Cette pièce de forme peut être reliée à la matrice 2. Cette liaison permet un déplacement en translation le long de l'axe 14 de la pièce de forme 226. L'extrémité libre du tube 1 6 vient en appui au fond de la cavité 21 2 de la pièce de forme 226. La bouterolle plate inclinée est animée d' un mouvement orbital. Son axe 228 décrit donc un cône autour de l'axe 1 4. Cette bouterolle 270 est également animée d'un mouvement de translation selon la direction donnée par l'axe 14 vers la matrice 2. La bouterolle 270 vient appuyer par sa face frontale 276 sur le fond 272 de la pièce de forme 226. Au cours de ce mouvement, il y a toujours une arête 278 en contact avec le fond 272 de la pièce de forme 226. Cette ligne de contact tourne autour de l'axe 14. La bouterolle 270 exerce sur la pièce de forme 226 une force sensiblement axiale. Cette force est intégralement retransmise au tube 1 6. Elle est localisée à la position angulaire de l'arête 278 qui est au contact avec le fond 272. Au cours du mouvement orbital de la bouterolle 270, la zone d'application de la force se déplace sur la périphérie de l'extrémité libre du tube. Une fois la déformation souhaitée réalisée, on retire la bouterolle et la pièce de forme 226 et on libère le tube déformé en ouvrant la matrice 2.
Tous les procédés décrits ci-dessus permettent de déformer un tube à proximité de son extrémité libre. Ces procédés sont des procédés économiques car l'énergie mise en œuvre pour déformer un tube est inférieure à l'énergie mise en œuvre par les procédés de l'art antérieur permettant de réaliser une telle déformation . De plus, ces procédés permettent de déformer un tube métallique sans casser les fibres du métal. De ce fait, au niveau de la déformation le tube ne présente pas de faiblesse. La solidité et la rigidité du tube restent constantes sur toute sa longueur.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux procédés décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs, ni aux outils décrits eux aussi à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de déformation d'un tube (6) présentant un axe longitudinal (14), à proximité de son extrémité (16), dans lequel le tube (6) est mis en place dans une matrice (2) ouvrante présentant une empreinte (22) correspondant à la forme extérieure finale souhaitée, une extrémité libre (16) du tube dépassant hors de la matrice (2), caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes :
- introduction de l'extrémité (16) du tube dépassant de la matrice (2) dans une cavité (12;112;212) d'une pièce de forme
(26;126;226), cette cavité présentant un fond (32), une paroi latérale de forme adaptée au tube et à la déformation souhaitée, ainsi qu'une ouverture (30) opposée au fond (32),
- appui de l'extrémité du tube (16) contre le fond (32) de la cavité (12; 112;212), un jeu subsistant entre l'ouverture de la cavité et la matrice,
- application d'une force essentiellement axiale sur l'extrémité (16) du tube par l'intermédiaire de la pièce de forme (26;126;226), la zone d'application de la force tournant autour de l'axe longitudinal (14) du tube provoquant ainsi une déformation progressive du tube,
- retrait de l'extrémité du tube déformé hors de la cavité (12;112;212) de la pièce de forme et hors de la matrice (2).
2. Procédé de déformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de forme (26; 126) est intégrée à un outil (8) présentant un axe longitudinal (28; 128) incliné par rapport à l'axe du tube et sensiblement sécant avec ce dernier, et en ce que la force essentiellement axiale est exercée sur l'extrémité du tube par mise en rotation de l'outil, celui-ci étant alors animé d'un mouvement orbital par rapport à l'axe (14) du tube, et par rapprochement simultané de l'outil (8) et de la matrice (2).
3. Procédé de déformation selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison entre l'axe (28; 128) de révolution de la cavité et l'axe (14) du tube est compris entre 2 et 5 degrés.
4. Procédé de déformation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un nez de bouterolle (158), destiné à venir prendre appui sur la paroi intérieure du tube (6) à déformer est introduit dans ce dernier lorsque l'extrémité (16) du tube est introduite dans la cavité (112) de l'outil.
5. Procédé de déformation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la pièce de forme (226) est placée sur l'extrémité ( 1 6) du tube de telle sorte que l'axe longitudinal de la cavité (21 2) correspond sensiblement à l'axe longitudinal ( 14) du tube, et en ce qu'un outil extérieur (270) vient en appui sur une face (272) de la pièce de forme (226) opposée à la face dans laquelle est réalisée la cavité (21 2) .
6. Procédé de déformation selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'outil extérieur est un outil (270) d'axe incliné (228) par rapport à l'axe ( 1 4) longitudinal du tube et en ce que cet outil est animé d 'un mouvement orbital par rapport à l'axe longitudinal du tube combiné à une translation vers la matrice (2).
7. Outil (8) pour la mise en œuvre d 'un procédé de déformation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une pièce sensiblement cylindrique, à l'extrémité de laquelle est réalisée une cavité ( 1 2) ouverte, présentant un axe de révolution (28) et comportant un fond (32) sensiblement disposé dans un plan transversal ainsi qu'une zone conique (34) voisine du fond (32) et se rétrécissant en s'éloignant de ce dernier.
8. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cavité
( 1 2) présente du côté de son côté ouvert ( 1 0) une seconde zone conique, se raccordant à la première et s'élargissant vers le côté ouvert ( 10).
9. Outil selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la cavité (1 2) présente une gorge annulaire (54).
10. Outil selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la cavité (1 2) présente une nervure annulaire (48) .
1 1 . Outil pour la mise en œuvre d' un procédé de déformation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce sensiblement cylindrique, à l'extrémité de laquelle est réalisée une cavité ouverte ( 1 1 2), présentant un axe de révolution ( 1 28) et comportant un fond sensiblement disposé dans un plan transversal ainsi qu'une zone conique voisine du fond et en ce qu'il comporte également un nez de bouterolle ( 1 58) monté pivotant par rapport à un axe transversal ( 1 60) de la cavité.
12. Outil selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que la cavité est réalisée dans une pièce tubulaire ( 1 26) dans laquelle vient prendre place le nez de bouterolle ( 1 58), le fond de la cavité étant formé par la base de la bouterolle, ces deux pièces étant montées dans un logement de forme sensiblement cylindrique circulaire, présentant un fond et ouvert à l'extrémité opposée.
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