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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE CINTRAGE A FROID DE TUBES METALLIQUES
MINCES DE GROS DIAMETRES,.
On connaît le procédé de cintrage à froid des tubes par flexion consistant à allonger le tube d'un côt.é et à le comprimer de l'autre. Si les parois sont épaisses, on peut soumettre les tubes à la flexion à vide sans inconvénient, Par contre, en cas de parois minces,la partie comprimée se
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plisse et, le plus souvent, le tube s'aplatito Pour éviter cet inconvénient, on a construit des machines dans lesquelles on introduit à l'intérieur du tube à 1' endroit qui supporte la
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flexion, un mandrin en acier pour empêcher que le tube s'aplatisse Ge procédé donne d'excellents résultats en cas de cintrage de tubes d'un faible diamètre (jusque a 60 mm et parfois mêm.e jusqu'à gO mm).
Cependant, lorsqu'il s'agit de cintrer des tubes d'un diamètre dépassant 100 mm; ce procédé exige 1" emploi d'une machine très pl1issante coûteuse et dont le prix: est difficilement amortissable.
Pour.permettre de cintrer économiquement à, froid les tubes min-
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ces d'un gros diamètre même pour faibles séries avec l'em.ploi de 19. force motrice, l'invention prévoit un procédé simple;, n/exigeant pas de machine puissante et qui consiste à allonger le tube du côté formant l'arc exté- rieur sans que le côté formant Parc intérieur soit comprimé. Par exemple:,
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en cas de tubes de 150 uno. de diamètre dont les parois ont 3 mni. d' épaissen.r et qui sera cintré suivant le rayon intérieur de 300 mm et le rayon exté- rieur de 450 mm, la paroi suivant ' l'arc extérieur sera allongée et amincie
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à 2 mm d'épaisseur.
L'épaisseur augmente au fur et à mesure'qu on s'éloigne de l'arc extérieur pour devenir normale., c'est-à-dire de 3 mn, le long de l'arc intérieur..
Les moyens employés pour réaliser l'allongement peuvent être
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divers ô 1a¯.inage, repoussage, forgeage à froid par coups répétés sur les tubes à '1¯'aide d'un martinet mécanique pneumatique ou électrique en s'appuyant
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sur un mandrin,,
Selon une caractéristique particulière de l'invention.,
l'on- gement de la paroi du tube le long de l'arc extérieur de la partie cintrée est effectué par un laminage intérieur au moyen d'un organe rotatif tournant à l'intérieur du tube autour d'un axe-'sensiblement parallèle à l'axe de ce tube tandis que le tube avance suivant son axe et est guidé par des organes d'appui convenables-0
Pour laminer la paroi d'un tube, on peut employer par exemple soit des billes en acier montées sur un roulement à billes tournant à l'inté- rieur du tube, soit une molette en acier dur.
La pression des billes ou de la molette exercée sur un seul côté du tube provoque un amincissement et un allongement de la paroi correspondante sans. que l'épaisseur du coté opposé du tube soit modifiée. Le mouvement rota- tif de l'organe laminant étant combiné avec un mouvement de progression du tube suivant son axe, toute la surface d'un côté du tube se trouve ainsi lami- née et allongée, ce qui provoque une flexion.
L'invention comporte encore des caractéristiques complémentaires qui ont pour but d'assurer l'exécution d'un cintrage irréprochable des tubes sans provoquer des plis de leur paroi ni leur ovalisation, de permettre de cintrer des tubes de même diamètre extérieur avec le même outillage réglable, quelle que soit l'épaisseur de ces tubes et quel que soit le rayon de cour- bure du cintrage, de permettre le réglage de cet outillage sans démontage d' aucun organe de travail et enfin de favoriser le cintrage en exerçant une traction sur la paroi laminée du tube.
Pour obtenir un cintrage impeccable par laminage intérieur, sans pli et sans ovalisations l'inventeur a trouvé que,, dans un plan transversal à l'axe du tube, le laminage doit s'effectuer approximativement le long d'un cercle qui est tangent au cercle intérieur primitif du tube au point situé dans le plan axial du côté de la concavité du cintrage et qui a un rayon supérieur au rayon intérieur primitif de façon à s'écarter progressivement du cercle intérieur primitif à partir de son point de contact, l'écart maximum se trouvant sur la génératrice située dans le plan axial du côté de la conve- xité du cintrage; cet écart.. qui mesure la profondeur du laminage, est ainsi égal à la différence entre les diamètres du cercle intérieur primitif et du cercle intérieur obtenu par laminage.
Puisque la différence entre les diamè- tres des deux cercles est égal à la profondeur de laminage, il est facile de voir que la différence des rayons doit être égale à la moitié et que par consé- quent le cercle intérieur obtenu par laminage doit être excentré par rapport au cercle intérieur primitif d'une distance égale à la moitié de la profondeur de laminage.
Si on opérait avec un organe de laminage excentré mais agissant sur un cercle d'un diamètre égal au diamètre intérieur du tube, il y aurait ovalisation du tube, tandis qu'il n'y aurait pas de cintrage s'il n'y avait pas d'excentrationQ
Pour permettre de modifier l'excentration et le rayon d'action de l'organe de laminage intérieur sans aucun démontage de l'outillage, cet organe est constitué de préférence par une molette portée par l'extrémité d'un arbre tournant et la distance entre l'axe de la molette et l'axe de l'arbre est réglable, tandis qu'entre l'arbre. et le fourreau qui supporte le tube à cintrer est intercalé un excentrique qui permet de régler l'excen- tration de l'arbre par rapport au tube.
Pour favoriser le cintrage du tube par traction de sa paroi du côté extérieur, l'invention prévoit qu'au dispositif de laminage intérieur on adjoint un dispositif agissant sur le tube par flexion extérieure! ce dispositif comprenant des galets successifs le long de la convexité de la pa- roi extérieure du tube, le dernier galet ,étant réglable selon le rayon de cintrage à obtenir. Les galets constituent ainsi un guide suivant un gabarit exact et permettant de réaliser un rayon de cintrage désiré avec une très gran- de précision, la flexion n'étant utilisée que pour compléter l'action du lami- nage.
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Bien entendu;, la machine peut être complétée par tout dispositif de graissage automatique et de refroidissements
On décrira ci-après deux exemples de réalisation d'un dispositif selon l'invention en référence au dessin annexé dans lequel-. la figure 1 est une coupe verticale longitudinale schématique du dispositif selon une première forme de réalisation; la figure 2 est une 'coupe verticale transversale correspondante; la figure 3 est une vue -partielle .de la machine en élévation avec coupe verticale du tube dans la région où s'effectue le laminage, selon une duexième forme de réalisation; la figure 4 est une coupe transversale correspondante du tube, montrant comment s'effectue le laminage sans ovalisation;
la figure 5 est une coupe axiale correspondante du dispositif assurant l'excentration de l'organe de laminage et représenté à échelle plus grande qu'à la figure 3; la figure 6 est une coupe transversale correspondante à la figure 5 ; la figure 7 est une coupe axiale de la molette de laminage; et la figure 8 est une schéma en bout d'un secteur correspondant;
La machine représentée aux figures 1 et 2 comporte un arbre 1 dont un bout est solidaire du pignon d'entraînement 2 tandisque l'autre bout est tourné en 3 et 4 suivant deux diamètres décroissants;, la partie 4 étant excentrée et portant un roulement à billes 5.
Immédiatement avant le roule- ment 5, sur la partie 3 de l'arbre est montée librement une came ronde 6 soli- daire d'un fourreau 7 à l'intérieur duquel l'arbre 1 peut tourner librement.
Le profil extérieur de la came 6 est excentré par rapport à son trou central, de sorte que, lorsque le profil plus saillant se trouve en bas, il déborde notablement vers le bas par rapport au cercle extérieur décrit par le mouvement des billes tandis que ce cercle décrit par les billes débor- de vers le haut par rapport à la came.
Cependant pour une position de l'arbre pour laquelle les éléments 5 et 6 sont excentrés dans la même direction, le profil de la came est concen- trique à celui du roulement à billes.
Le tuyau à. cintrer 8 est fixé par le collier 9 au. chariot mobile 10, lequel peut être animé d'un mouvement de translation parallèlement à l'ar- bre 1 grâce à la vis 11 solidaire du pignon 12 tournant dans le sens contrai- re du pignon 2 avec lequel il engrené. La force motrice peut être transmise à l'un ou l'autre des deux pignons 2-12.
La molette 13 enveloppant la moitié, supérieure du tube 8 pousse ce dernier contre le roulement à billes 5. La pression de la molette est ré- glable et son axe 14 peut traverser des ouvertures allongées 15 du bâti 16 pour pouvoir être plus ou moins poussé vers le tuyau à cintrer. Ce réglage peut être effectuée par exemple, par des vis 17 qui sont solidaires de son axe et sur lesquelles on règle des écrous 18 prenant appui contre le bâti 16 ou contre des pièces de butée solidaires de ce bâti. La molette 19 qui en- veloppe la moitié inférieure du tube 8 sert d'appui à ce. dernier juste à l'endroit de la came 6.
Le fourreau 7 porte une manette 20 qui permet de l'orienter dans des directions différentes autour de son axe, tandis qu'un verrou 21 permet de l'immobiliser dans la position représentée.
Le fonctionnement de la machine est le suivante '
On oriente l'arbre 1 de manière que les éléments 5-6 soient excen- trés dans la même direction. Cela permet d'emmancher librement le tuyau à cintrer 8 qui sera ainsi fixé au chariot la à l'aide de la bride 9.
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Ensuite on serre les vis de réglage de'la molette 13 afin d'exercer une forte pression sur le tuyau 8. La machine étant prête à fonctionner, on doit vérifier le rayon de cintrage en faisant faire à la machine un certain nombre de tours afin de permettre au tuyau 8 d'avancer de 3 ou 4 centimètres
Si le rayon est trop grand, on resserre davantage les vis de ré- glage de la molette 13 jusqu'à ce que le rayon désiré soit obtenu. On met alors la machine en route. La paroi supérieure du tube est laminée par in- termittence par le roulement à billes 5 chaque fois que la partie excentrée 4 de l'extrémité de l'arbre 1 est orientée vers le haut; la pression du rou- lementà billes 5 est assurée par l'action de la came 6 qui prend appui sur la paroi inférieure du tube 8, ce dernier s'appuyant sur la molette 19.
Le mouvement de translation du tuyau est assuré par la vis 11 tournant dans le sens opposé à c.elui de l'arnre 1 et du roulement à billes 5. Il va de soi que le fourreau 7 et la came 6 ne doivent pas tournera car cette dernière est destinée à glisser à l'intérieur du tube où elle prend son appui.
A la figure 3, on a indiqué en 31 le bâti de la machine com- portant des glissières latérales 32 sur lesquelles avance longitudinale- ment un chariot 33 entraîné par la rotation d'une vis longitudinale 34.
Le chariot 33 porte un bloc 35 dans lequel est fixée l'extrémité arrière du tube à cintrer 36; à l'intérieur de ce tube, tourne un arbre 3.7 entraîné par une force motrice convenable, schématisée au dessin par un moteur électri- que 38. La vis 34 est entraînée par une transmission appropriée à partir de la force motrice disponible, par exemple par des engrenages 39.
A l'intérieur du tube à cintrer 36 est disposé un fourreau fixe 40 entourant un tube de commande 45 de l'excentrique 43 à l'intérieur duquel tourne l'arbre 37. Le tube 40, porte, à son extrémité avant, un manchon 41 dont la périphérie correspond à la surface intérieure du tube, tandis que son alésage 42 est excentré. Entre le manchon 41 et l'arbre 37 est inséré l'ex- centrique 43 dont la périphérie correspond à l'alésage 42, tandis que son alé- sage 44 correspond au diamètre extérieur de l'arbre 37 et est excentré d'une longueur égale à l'excentration de l'alésage 42 dans le manchon 41.
Vers l'arrière, le tube 45 est solidaire d'un plateau rotatif 46 qui peut être orienté à volonté au moyen d'un levier de manoeuvre 47.
Sur l'extrémité avant de l'arbre est fixé un porte-molette 48 qui comporte deux alésages cylindriques 49-50 dont l'axe eommroei est parallèle à celui de l'arbre 37. Dans ces alésages peut tourner une pièce 51 compor- tant, entre les alésages 49-50, une partie cylindrique excentrée 52 formant axe de molette et recevant la molette de laminage 53 La pièce 51 porte vers l'avant un plateau 54 muni d'une denture périphérique avec laquelle peut ve- nir en prise le bec 55 d'un verrou coulissant 56 dont la tige est engagée dans un trou ménagé dans le porte-molette parallèlement à P axes La pièce 51 se termine à l'avant par une tête à six pans 57 qui permet de la faire tourner autour de son axe 58 au moyen d'une clé quand on a dégagé le bec 55 de la denture du plateau 54.
Le tube à cintrer 36 est guidé extérieurement par un guide supérieur fixe 59 et par des galets inférieurs tournants 60-61 dont le profil épouse la moitié inférieure du tube. Une flexion extérieure peut être exer- cée sur le tube par un galet supplémentaire inférieur 62 dont l'axe 63 est porté par un système articulé comprenant par exemple des biellettes 64 arti- culées autour de l'axe fixe 65 du galet précédent 61 et des biellettes 66 articulées à l'extrémité avant d'un levier 67 qui pivote en son milieu sur le bâti autour d'un axe 68. La levée du galet 62 est assurée par le serrage d' un écrou 69 se vissant sur une tige filetée fixe verticale 70 et exerçant une pression vers le bas sur l'extrémité arrière du levier 65.
L'utilisation de la machine se comprend immédiatement d'après l'exposé qui précède et il suffira de l'expliquer brièvemento A la figure 4, on a indiqué en 36 le tube, en 71 sa surface intérieure cylindrique primi- tive ayant son axe 72, en 73 la surface intérieure obtenue par laminage. La section transversale de la surface intérieure 73 est un cercle tangent au cer-
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cle 'il- en 74 au point situé dans le plan de l'axe incurvé du tube cintre du côté de la concavité du cintrage. On voit que le cercle 73 s'écarte progres- sivement du cercle 71, l'écart étant maximum à l' opposé du point 74 ou cet écart est égal à a.
La longueur a est donc la profondeur de laminage. et -il est facile de voir que le centre '75 du cercle 73 està une distance du cen- tre 72 égale à a/2, le rayon du cercle 73 étant R + a/2 si R est le rayon, du cercle intérieur primitif '%le
Si on appelle 76 l'axe de l'alésage 42, l'excentration e des alésages 42 et 44 (figure 6) est la distance des points 76-72 et des points 76-75, le point 72 étant l'axe de la périphérie du manchon 41 ainsi que l'axe de la surface interne primitive du tube, tandis que le point 75 est l'axe de l'alésage 44, .de l'arbre 37 et de la surface laminée 73, Si donc on fait tourner la bague 43 dans son alésage 42,
on fera tourner le point 75 au.- tour du point 76 et on pourra faire varier l'excentration de l'arbre 37 dans le tubeg puisque cette excentration est la distance entre les points 72 et 75.
De même,on peut faire varier le rayon d'action de la molette 53 autour de l'axe 75 de l'arbre 37 en faisant tourner la pièce 51 (figure 7); si e' est l'excentration de l'axe 77 de la partie 52 par rapport à l'axe 58, il est facile de voir que le rayon d.e l'axe 77 et par conséquent le rayon d'action de la molette peuvent varier de 2e'. Sur les organes de manoeuvre du tube 45 et de la molette par exemple sur les plateaux 46 et 54, on peut prévoir des repères ou graduations qui permettront d'orienter ces éléments de façon que l'excentration de l'axe 37 ait la valeur désirée a/2 et que le rayon d'action de la molette ait la valeur R + a/2.
On comprendra que les exemples de réalisation décrits ci-dessus et représentés schématiquement au dessin annexe n'ont, aucun caractère limi- tatif et en particulier que les divers réglages peuvent être obtenus par des moyens différents sans qu'on s'écarte du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS 1) procédé pour le cintrage à froid de tubes métalliques minces de gros diamètres consistant à faire avancer le tube dans le. direction de son axe en le guidant extérieurement et à allonger sa paroi du côté formant l'arc extérieur de la partie cintrée sans que le côté formant l'arc inté- rieur soit comprimé.