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Fabrication de pièces tabulaires coniques*
La présente invention se rapporte au laminage froid par le procédé dit "à pas de pèlerin", de pièces tabulaires métali- liquce de forme sensiblement cylindrique, afin de leur donner la forme de tubes uniformément conique de toutes dimensions désirées.
Dans les dessins :
La fig. 1 est un schéma montrant la pièce brute, c*est à dire, la pièce à travailler dans, son état original (dons l@ cas présent, un tube cylindrique) dans le position qu'elle occupe sur le Mandrin, au départ des opérations de réduction.
La fig. 2 est un schéma similaire montrent la pièce après l'action du premier jeu de matrices.
La fig.3 est un schéma similaire montrant la pièce
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-après l' action du deuxième jeu de matrices.
La fig. 4 est un schéma similaire montrent la pièce ,-Près Inaction du troisième jeu de matrices.
La fig. 5 est une vue du tube rendu conique et terminé, montrant ses dimensions en comparaison avec celles du mandrin initial, 1 jour des tubes de différentes longueurs, le nombre des jeux de motrices ou de balanciers peut être modifiée La pièce
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initiale (fig. 1) peut avoir 4C 1/8 pouces de long, dont 2 pouces de partie droite ou cylindrique au delà de la partie conique et
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11 bzz:
pouces entre 1* extrémité basse de le partie conique et l'extrémité arrière. Le diamètre externe de la partie droite ou
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cylindrique peut être de 5,8±6 pouces et le diamètre intérieur peut être de 5,C92 pouces, L'épaisseur de la. paroi est de 0.4C.S. pouces.
Les dimensions de l'extrémité arrière n*ont pas d itilpOr tanCC, car cette partie n'est pas réduite et aussi prce qu*une partie de 1'-extrémité arrière est finalement sectionnée. La pièce initiale cEt soigneusement usinée et polie a. la, fois l'intérieur et à l'extérieur. Toutes les pailles et outres particules sont soigneu- sement enlevées. Dans la partie rendue conique par le présente
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méthode, le tube terminé (fig. 5) peut avoir environ 58 jJ0',.CC:' de long et l'épaisseur de sa paroi peut varier de C.C7Û pouce ru petit bout à G,4C± pouce a-1- gros bout.
La conicité, intérieure et extérieure, peut être uniforme ou variable. Tiens l'exemple choisi
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ici, la conicité extérieure est uniforme et de 0,C3â5 pouce par pouce tandis que la conicité intérieure varie de 0,Ll2C pouce par pouce au gros bout à OC.Z6 pouce par pouce au fin bout. Ces dimen- sions sont toutes données à titre d'exemple et ne sont pas limita- tives.
Il est bon d'expliquer dès le début que, bien que les cylindres ou balanciers à Matrices montrés dans les dessins com- portent des matrices faisant corps avec eux, les matrices peuvent être, au contraire, constituées séparément et alors montées sur
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les cylindres ou les bpisnciers, selon la. pratique habituelle et bien connue des ateliers réducteurs de tubes.
Par conséquent, chaque
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.fois qu'il sera question ici d'un "jeu de matrices" ou d'un "jeu de matrices pour rendre conique", ces expression signifieront à la fois, sans distinction, 1:) une paire d-c cylindres ou balanciers ayant des matrices coopérantes pour rendre conique et faisant corps avec eux, ou ±) une paire de cylindres ou balanciers dans lesquels sont montées des matrices coopérantes rapportées pour rendre conique;
et l'expression "jeux de matrices interchangeables pour rendre conique" signifiera sans distinction, !)doux ou plusieurs paires de cylindres ou balanciers interchangeables, sur une machine à réduire les tubes et munis de matrices à rendre conique, de différentes dimensions, faisant corps avec eux ou 2) deux ou plusieurs paires de matrices à rendre conique, de diffé- rentes dimensions, montées de façon à être interchangeables sur une paire unique de cylindres ou de balanciers. En outre, puisaue l'action des cylindres ou des balanciers consiste en un laminage par le procédé dit "à pas de pèlerin", les mots "laminage" et "travail" utilisés ci-après, ne doivent pas être considérés comme des synonymes;
au contraire, le mot "laminage" doit être considéré comme indiquant la manière dont chaque progression de la réduction est obtenue, à savoir, par le roulement des matrices sur le tube dans une direction donnée, tandis que le mot "travail" doit être considéré comme désignant un ensemble de réductions progressives produites par des laminages successifs, lesquelles réductions se succèdent ou progressent dans une direction exactement opposée à celle où les matrices roulent sur le tube pour en refouler le métal. Ainsi, si le "travail" dun tube est commencé à l'extrémité antérieure en "laminant" dans la direction de cette extrémité, le "travail" du tube va progresser graduellement dans le direction opposée, c'est-à-dire vers l'arrière, à partir de l'extrémité antérieure.
En se reportant maintenant aux dessins, le tube cylindri- que initial est d'abord réduit sur un mandrin conique 11 par le plus grand jeu de matrices dont les parties coniques sont dispo- sées dans une position longitudinalement fixe, par rapport à la -partie conique du mandrin. Au commencement de cette opération, le^
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tube 10 est placé comme il est montré, son extrémité avant dépas- sant légèrement le gros bout ou épaulement lia du mandrin (fig. 1) de sorte que le travail commence lorsqu'une courte partie seule- ment de l'extrémité antérieure du tube se trouve engagée sur le mandrin et entre les matrices.
Le tube se trouvant dans cette position de départ, la. première passe réductrice des matrices fait rouler les matrices sur cette courte partie en direction de l'extré mité antérieure du tube en descendant sur le cône du mandrin, ré- duisant et étirant ainsi cette courte partie par un refoulement du métal vers l'avant entre les matrices et le mandrin, la fin de cette passe unique de réduction, le tube est tourné d'un angle de plus ou moins 90 et les matrices roulent alors vers l'arrière sur la même courte partie du tube vers leur position de départ, mais en roulant vers l'arrière, elle ne font que lisser le tube sens provoquer d'autre réduction additionnelle.
Une passe de rou- lement vers l'avant et une passe de retour vers l'arrière des ma- trices constituent un cycle de matriçage; après chaque cycle de matriçge, le tube est déplacé vers l'avant, le long du mandrin, par un petit accroissement dans l'alimentation et l'opération de matricage est répétée.
De cette façon le tube sera réduit au cours de courtes passes successives, augmentant sa longueur par petites quantités en le laminant pas à pas en descendant sur le cône du mandrin vers son extrémité antérieure; et puisqu'à la fin de chaque cycle de matriçage, le tube reçoit un petit avancement d'alimentation au travers des matrices, le "travail" du tube progressera graduellement en direction inverse soit vers l'arrière depuis l'extrémité antérieure et vers l'extrémité postérieure du tube. moyen du premier jeu de matrices,le travail est pratiqué sur la pièce travaillée,. jusqu'à un certain point prédéterminé, auquel commence le gros bout du tube rendu conique et terminé; en ce point le travail au moyen du premier jeu de matrices est arrêté.
-.1:\ la fin des opérations au moyen du premier jeu des ma- trices, comme montré à la fig. 2, la grande portion 12a de la. rai- nure effilée de chaque matrice du balancier se trouve en prise avec
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.un point 10a du tube, qui marque l'extrémité la plus grosse, prédéterminée de la partie conique du tube terminé; ces points 12a et 10a se trouvent dans un plan transversal passant par un point 11a du mandrin. Le petit bout de la partie conique du tube coïncide de même, en 10b, avec le point llb du mandrin et avec le point 12b du petit bout de la partie effilée de la rainure de chaque matrice du balancier.
Cn voit qu'en plus de la. partie conique 10a-10b du tube, on a formé aussi une partie droite ou cylindrique qui commence au point llb du petit bout et s'étend vers l'avant, à distance du mandrin. Les matrices peuvent être construites avec des parties rectilignes, afin de lisser cette partie droite ou cylindrique du tube, de la manière décrite ci-dessus pour un autre jeu de matri- ces, mais, étant donné que l'avancement est fort petit et que le tube est laissé fort lisse par les parties effilées des matrices, est, la partie droite/pour raison de simplicité, omise des dessins.
Un seul mandrin peut être utilisé avec tous les jeux de matrices. Lorsqu'un certain nombre de tubes ont été réduits par le premier jeu de matrices, le gros bout, c'est-à-dire la partie d''épaulement du mandrin, est réduite, par tournage ou fraisage, afin de permettre au tube (réduit maintenant quelque peu par rapport à ses dimensions premières) de glisser en arrière sur le mandrin, afin d'être réduit ensuite par le deuxième jeu de matrices. Il n'est pas nécessaire de réduire le mandrin pré- cisément jusqu'au point llb (fig. 2) pour la raison qu'il y aura un léger jeu entre le tube et le mandrin, après la réduction par le premier jeu de matrices, de sorte qu'il suffit de réduire le mandrin jusqu'à un point supérieur tel que 11c, par exemple.
Dans le cas où la distance lla-llb est d'environ 18 3/4 pouces, la distance du point 11c au point llb peut être d'environ 1 pouce.
Ceci permettra que le travail du tube par le deuxième jeu de ma- trices porte sur le petit bout de la partie conique laissée par le premier jeu de matrices, quil polit et réunit de manière progressive avec la partie conique laissée par le deuxième jeu de -matrices. Chaque jeu successif de matrices, comme le premier,
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commence son action sur une petite portion à l'extrémité avant du tube, c'est-à-dire sur l'extrémité du tube qui entoure le gros bout ou épaulement du mandrin, et pour cette raison 1'épaulèrent du mandrin est réduit, après le travail du tube par chaque jeu successif de matrices, sauf après le dernier, de la même manière au* après le travail du tube par le premier jeu de matrices, de manière à permettre de retirer le tube vers l'arrière sur le mandrin,
vers la position de départ du travail par le jeu de matrices suivant.
J\prèê que l'action du premier jeu de matrices a été achevée, le .tube a une partie conique et une -partie droite ou cylindrique de diamètre réduit. La partie conique est dans sa forme finale, sauf qu'il peut y avoir une petite opération de recoupement par le jeu suivant de matrices sur son petit bout, mais la partie droite ou cylindrique doit subir des opérations ultérieures. Le tube est maintenant placé sur le mandrin préparé avec son extrémité avant 'étendant exactement au dessus du nouveau point d'épaulement 11c et il subit des mouvement d'avance- ment le long du mandrin à mesure qu'il est réduit avec accrois- sement de longueur par un deuxième jeu de matrices 12'.
Le tube est réduit sur la partie conique 11c-11d du mandrin 11c, sous la partie conique 12c-12d des matrices 12' et, lorsque l'action est terminée, le tube a une partie conique 10c-10d et une partie droite ou cylindrique au delà du point 10d qui s'écarte du mandrin au point lld. L'opération de réduction est arrêtée pratiquement aussitôt que le petit bout de la première ou grande partie conique 10a-10b du tube est atteint, le petit recoupement 10c-10b étant exactement suffisant pour assurer que le gros bout de la deuxième partie conique 10c-10d rejoigne progressivement la première partie conique.
Sembla.blement, le troisième jeu de matrices réduit la petite partie droite ou cylindrique du tube située au delà de le deuxième partie conique, pour former une troisième partie conique 10e-10f et, au delà de celle-ci, une petite partie droite ou cylindrique,.* La partie conique correspondante du mandrin est
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désignée par lle-llf et celle des matrices par 12e-12f.
Le tube peut ctre réduit encore par d'autres jeux de matrices, mais le jeu final de matrices est muni de préférence d'une partie droite (concentrique) 12f-12g pour li&ser la partie droite finale du tube, qui s'écarte du mandrin au point llf.
Le mandrin se prolonge au delà du point 11a et, de préférence, ce prolongement forme la continuation de la dernière partie conique.
A chaque étape, ainsi qu'il a été signalé, l'épaulement du mandrin est réduit et un mouveau jeu de matrices est prévu pour s'ajuster à la nouvelle conicité du mandrin. Ainsi, les dimensions des jeux de matrices seront successivement décroissantes, c'est-à- dire que leurs rainures effilées tout en pouvant être, comme le montrent les dessins, sensiblement de même longueur, auront une profondeur décroissant progressivement de jeu en jeu successif.
Par conséquent, avec des cylindres ou balanciers d'un diamètre donné, petit ou grand, on peut façonner un tube de concité uniforme, de longueur quelconque désirée en partant d'un tube cylindrique, par l'emploi d'un nombre suffissant de ces jeux de matrices, de la manière susdite. Lorsque les jeux de matrices sont employés de cette manière, l'action de chacun d'eux réduit le tube progressivement en commençant dans chaque cas, par l'extrémité avant du tube et le laminant pas à pas vers cette extrémité, tout en travaillant vers l'arrière depuis cette extrémité, le long du tube, jusqu'à un point prédéterminé où l'action est arrêtée, ce point où l'action est arrêtée étant, dans le cas de chaque jeu de matrices successif, plus près de l'extrémité avant du tube, que da.ns le cas du jeu de matrices immédiatement antérieur.
Les matrices ont une action très favorable sur le métal lorsqu*il est froid et elles peuvent effectuer de très grandes réduction, sans nécessiter de recuit, mais, si pour quelque raison, on désire recuire entre certaines ou entre toutes les étapes de réduction, cela sera fait dans des conditions qui préservent les surfaces polies des pièces,. par exemple, les tubes d'ocier peuvent être recuits dans une atmosphère d'hydrogène. Pour divers métaux, l'atsmophère et les autres conditions seront choisies de façon
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.appropriée à l'espèce de métal (ou alliage) traité.
Après l'étape finale de réduction, l'extrémité ou les extrémités du tube peuvent être coupées, pour éliminer de la pa.rtie droite ou cylindrique ce qui en est indésirable. En pratique les dimensions et les réductions sont calculées d'avance pour éviter toutes ou presque toutes pertes de matière et de travail.
Bien qu'une réalisation de l'invention a été décrite pour illustrer les principes de l'invention, celle-ci n'en est pas limitée pour autant, mais peut donner lieu à diverses réalisations dans les licites de l'expérience antérieure et dans le domaine des revendications ci-jointes. Par .exemple, au lieu d'employer un seul mandrin ayant une longue partie conique et de réduire l'épaulement du mandrin dans les étapes successives, ainsi que décrit ci-dessus, plusieurs mandrins séparés, ayant des sections coniques différentes, peuvent être prévus et employés respecti- vement avec des jeux de matrices successifs correspondants.
Revendications
1.- Procédé de laminage dans une -machine du type à pas de pèlerin d'une tube métallique conique à partir d'une pièce ini- tiale tubulaire cylindrique, par l'emploi d'un certain nombre de jeux de matrices à rendre conique, interchangeables, de dimensions successivement décroissantes, et caractérisé par le fait qu'après que la, pièce a été réduite par le jeu le plus grand de matrices, depuis son extrémité antérieure jusqu'à un point prédéterminé, elle est encore réduite successivement par chaque jeu plus petit de matrices, de la même fsçon qu'avec le premier jeu de matrices,
la réduction par chacun des jeux successifs commençant également à l'extrémité antérieure de la pièce et étant arrêtée à un point prédéterminé qui est plus proche de l'extrémité antérieure que dans le cas du jeu de matrices immédiatement précédent.