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procédé mécanique d'élargissement des tubes métalliques.
@ Il est connu de réaliser l'élargissement, c'est-à-dire l'ac- croissement de diamètre dés tubes cylindriques faits de métaux ductiles, en soumettant l'intérieur des tubes au travail d'un fluide comprimé à une pression suffisante ; mais ce procédé, en , outre d'inconvénients parfois insurmontables, n'est pas applica- ble aux tubes faits de métaux présentant un coefficient élevé de résistance à la traction; tels ,les tubes de fer ou d'acier, en raison des pressions extraordinairement élevées qui seraient nécessaires, dépassant souvent un millier d'atmosphères.
On a proposé d'obtenir le même résultat en forçant par trac- tion à l'intérieur des tubes un mandrin, soit conique, soit en forme de cylindre portant des ondulations perpendiculaires ou obliques à son axe ; mais l'expérience a démontré que ce procédé est incapable de procurer des résultats constants et pratiquement acceptables.
En effet, ce n'est que sur un cercle méridien unique, tou- jours le même, ou sur une spire idéale de leur périphérie, que
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ces outils peuvent travailler, c'est-à-dire sur une surface de contact infiniment petite ; il en résulte une usure rapide de la surface travaillante, accentuée par la calamine des parois tra- vaillées, c'est-à-dire une diminution de diamètre progressive et continue qui enlève toute précision à l'élargissement des tubes, qui doivent être calibrés.
Si l'on tente de diminuer cette usure en augmentant la sur- face de contact des ondulations, ou en employant un cône suivi d'une partie cylindrique travaillante, la cause d'usure n'est qu'atténuée dans une faible mesure, en même temps que la résis- tance au frottement devient tellement importante que l'outil ne peut plus progresser, même sous des efforts de traction tout-à- fait exagérés.
Pour que ce travail soit possible industriellement, il est indispensable que les outils de forçage se maintiennent intégra- lement à leur diamètre primitif malgré un travail prolongé dans des conditions normales, et que ce travail soit obtenu avec le minimum d'effort.
Ce double résultat ne peut être réalisé qu'en employant un outil qui produise son effort mécanique par des surfaces de con- tact se renouvelant au cours de leur service de façon à répartir l'usure sur une surface travaillante la plus grande possible.
La forme d'outil réalisant cette condition primordiale, en même temps que la limitation du contact de travail à une ligne idéale, est celle d'une sphère parfaite, c'est-à-dire une bille en acier trempé.
C'est en effet le seul outil dont la surface totale puisse servir de surface de travail.
On constate d'autre part par expérience qu'une bille libre, et forcée au travers d'un tube, n'avance pas en suivant une tra- jectoire rectiligne, mais que la circonstance la plus minime la fait tourner latéralement sur elle-même, c'est-à-dire en renou- velant son méridien de contact avec le tube ; enfin, il est évident
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qu'au début de chaque opération, la bille sera engagée dans le tube au hazard, suivant un méridien quelconque de sa surface.
Il résulte de ce qui précède que l'usure de la bille est réduite au minimum en raison de ce que toute usure éventuelle se répartit, au cours d'opérations répétées, sur toute la surface sphérique de l'outil, ce que l'expérience confirme; il s'ensuit que l'organe travaillant conserve presqu'indéfiniment son dia- mètre intégral primitif, en assurant pratiquement la précision constante de l'élargissement des tubes.
Mais l'emploi de la bille soulevait une difficulté: les mandrins côniques ou ondulés étaient forcés par traction, à l'aide d'une tringle, câble ou chaîne fixés à leur axe de symé- trie ou le traversant; il est évident qu'une bille axée ou per- forée perdrait tous ses avantages, car son mode d'action devien- drait identique à celui d'un cylindre ou d'un cône.
La bille ne peut donc être tirée, mais doit être poussée au ; travers du tube.
D'autre part, les tubes ayant souvent une longueur importante pour un assez faible diamètre, il était impraticable d'agir par poussée continue sur la bille, à l'aide d'une tige sujette à flambage immédiat.
Tout au contraire, l'opération s'exécute parfaitement sans aucune déformation de la tige de poussée, à condition d'agir sur celle-ci par chocs instantanés se succédant aussi rapidement que l'on veut.
Le travail est dont effectué à l'aide de tous marteaux ou appareils similaires produisant une succession de chocs rapides, mais de préférence à l'aide du marteau pneumatique à air comprimé, dont le travail est facilement réglable à volonté.
L'opération se pratique comme suit (Fig. 1 et 2):
Le tube a est guidé, afin de maintenir sa rectitude, par des supports quelconques b, dans lesquels il coulisse librement; il est fixé par l'une ou l'autre de ses extrémités à l'aide, soit
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d'un accrochage extérieur quelconque s'il est tenu à l'extrémité c par laquelle la bille d est engagée, soit par une pince ou un bloc de butée e placé à l'extrémité opposée. C'est ce dernier mode qui est représenté aux Fig. 1 et 2.
La bille d, de diamètre légèrement supérieur au diamètre in- térieur du tube, est engagée dans l'ouverture de celui-ci par un léger coup de-marteau;,en avant du tube se trouvent un ou plu- sieurs supports successifs dont l'axe est concentrique à l'axe du tube.
En la posant sur ces supports, on engage dans le tube a l'ex- trémité d'une tige d'acier dur d'un diamètre légèrement infé- rieur à celui du tube.
La bouterolle o emmanchée dans le marteau a air comprimé.1 à frappe rapide est engagée dans l'extrémité opposée de la tige k, et le marteau est mis en action pour faire progresser la bille d au travers du tube et jusqu'à son extrémité opposée m, par où elle s'échappe bientôt.
L'expérience démontre que, grâce à la réaction de son élasti- cité axiale, la tige k se redresse aussitôt après chaque martelage et résiste parfaitement à toute déformation par flambage.
Le fonctionnement reste identique si, pour la facilité des ma- noeuvres dans des tubes de grande longueur, la tige 1 est fragmen- tée en plusieurs tronçons juxtaposés bout à bout dans l'intérieur du tube.
Il est simplement requis, pour la bonne conservation des billes, de garnir l'extrémité travaillante de la tige 1±, d'un grain d'acier n ou de tout autre métal légèrement moins dur que le métal consti- tuant de la bille; cette garniture, qui tend a se déformer a l'u- sage, est facile à entratenir ou à renouveler.
Il est loisible, suivant le degré d'élargissement du tube à obtenir, de faire passer successivement plusieurs billes de dia- mètres croissants; cette subdivision du travail peut se faire en plusieurs opérations complètes ou en une seule.
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Dans ce dernier cas (Fig. 3), les billes successives (d1, d2, d3 sont engagées dès le début dans le tube a et isolées les unes des autres par l'intercalation de petits bouts de tiges ou "grains" n1, n2, de quelques centimètres de longueur, faits d'un métal moins dur que les billes elles-mêmes, afin de prévenir la détérioration de celles-ci aux points où sans cela elles en- treraient en contact les unes avec les autres.
Les applications de l'élargissement des tubes à l'aide du procédé décrit sont particulièrement réservées: i.- à la fixation d'armatures ou d'ailettes enfilées sur les tubes, et simplement percées d'un trou correspondant à la ligne de contact de l'extérieur du tube avec la tranche de la pièce rapportée, tranche qui peut être d'un profil quelconque.
2. - à la fixation sur les tubes d'armatures ou d'ailettes dont la surface de contact avec le tube peut être développée sous forme de collerettes, d'embases, d'ondulations ou de formations diverses.
3. - au chemisage de tubes faits de métaux ou matériaux quel- conques à l'intérieur desquels un tube est introduit, fait d'un métal ductile ou malléable, et dont le diamètre extérieur est légèrement plus faible que le diamètre intérieur du premier tube; par le forçage, au travers du tube intérieur, d'une bille de dia- mètre convenable ou d'une succession de billes de diamètres crois- sants, le dit tube est progressivement élargi jusqu'à ce qu'il vienne en contact intime avec le tube extérieur, en formant corps avec lui.
On réalise ainsi, entre autres, l'application d'une chemise de cuivre, d'épaisseur réduite, à l'intérieur d'un tube en fer étiré qui assure la résistance de l'ensemble; la chemise inté- -rieure peut d'ailleurs être faite de métaux quelconques, plomb, étain, aluminium, acier inoxydable, tandis que le tube extérieur peut être fait de toutes matières telles que de fer ou d'acier étiré, de fonte de fer, et même de poterie ou de béton armés.