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La présente invention a pour objet un procédé et un dispositil pour la fabrication d'éléments ondulés en acier ayant des ondulations parallèles à partir de tubes de résistance particulièrement grande et de grand diamètre, sans utiliser de alets coopérants placés à l'intérieur du tube. L'invention est basée sur le problème consistant à façonner un élément ondulé à la manière d'un soufflet en acier, dans lequel toutes les ondulations ont la même forme et la même épaisseur de paroi. On obtient, de ce fait, le résultat que les efforts dus à la surpression atmosphérique et à 1''allongement élastique linéaire se répartissent uniformément sur l'ensemble de l'élément ondulé.
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On connaît des procédés de façonnage servant à travailler des tubes à paroi mince en acier ou en une autre matière, qui peuvent être facilement conformés. En général, les tubes cylindriques initialement lisses sont conformés dans ce cas en éléments ondulés par des galets placés à l'intérieur et à l'extérieur. En outre, on connaît des procédés, dans lesquels la conformation est effectuée par une surpression hydraulique intérieure.
Les procédés de conformation,connus jusqu'à présent n'ont pas pu être utilisés pour travailler des matières de haute résistance, par exemple des aciers alliés au chrome et résistant à la chaleur, ainsi que pour travailler des tubes à grande épaisseur de paroi. On a, en conséquence, fabriqué les éléments ondulés en acier en assemblant par soudure des tronçons annulaires séparés. Mais les éléments ondulés de'ce genre ne sont pas appropriés pour de grandes pressions et de hautes températures de fonctionnement. On a aussi essayé de conformer de l'intérieur vers l'extérieur par le procédé de roulage des tubes en éléments ondulés en acier, les tubes étant initialement ondulés à chaud de l'intérieur vers l'extérieur, puis les ondulations étant achevées à chaud en plusieurs phases.
Dans ces procédés, on a travaillé soit avec des galets intérieurs, soit sans ces derniers et de l'extérieur avec des galets d'appui. En outre, pour des tubes ondulés de grand diamètre et à rigidité suffisante, on a déjà proposé d'effectuer la conformation en creux sans galets d'appui. On est parti dans ce cas de la constation que la conformation en creux sans outils coopérants intérieurs présénte le grand avantage qu'on peut obtenir une épaisseur de paroi uniforme, tandis que, lorsque des galets coopérants sont disposés à l'intérieur du tube, il se produit une augmentation de la surface enveloppante et une diminution correspondante de l'épaisseur de paroi.
Toutefois, des essais ont montré que la conformation en creux sans galets intérieurs et sans galets d'appui ne donne pas
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de résultats parfaits pour des tubes ondulés de grand diamètre et à rigidité suffisante. Du fait que le tube a été pré-embouti à l'endroit à onduler de part et d'autre de l'ondulation et que le refoulement de la matière s'effectue de façon non uniforme en raison de'la partie emboutie déjà soumise à des efforts, c'est-à-dire avec diminution de l'épaisseur de la paroi, on n'obvient pas l'égalité absolument nécessaire de toutes les ondulations en ce qui concerne la forme et l'épais- seur de paroi, qui est indispensable pour que toutes les ondu- lations soient sollicitées dans une mesure égale pour un élément ondulé élastique.
L'invention propose par conséquent d'onduler de l'extérieur les éléments tubulaires à conformer en effectuant simultanément le refoulement et la rotation à l'aide de galets de conformation, puis de placer, pendant la formation des''plis, des pièces annulaires maintenant les formes dans les ondulations déjà façonnées. Ce procédé permet d'éviter un affaiblissement de l'épaisseur de paroi des arrondis extérieurs des ondulations par suppression des galets coopérants intérieurs et un affaiblis- sement de l'épaisseur de paroi des arrondis intérieurs des ondulations lors du refoulement du tube dans le sens axial.
Dans ce cas, le refoulement parfait n'est possible qu'en plaçant des pièces annulaires formant un anneau ou approxima- tivement un anneau lorsqu'elles sont placées côte à côte. Le refoulement pendant l'opération de roulage s'effectue ici suivant une-fonction déterminée. Lorsque le galet de conforma- tion se déplace à vitesse uniforme en direction de l'axe du tube et que le tube est en même temps impérativement refoulé à -une vitesse prise sur une courbe prédéterminée, les essais ont montré que l'épaisseur de paroi est égale en tous les points de l'élément ondulé fini, c'est-à-dire que la zone neutre de la paroi du tube n'est ni étirée, ni refoulée.
La conformation des diverses ondulations s'effectue de l'extérieur par des galets de façonnage déterminé, qui sont
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disposés en plusieurs groupes tout autour du tube à travailler, par exemple en étant placés sur une tourelle-revolver tournante.
Pour empocher que le tube soit plié par les galets décrits agissant uniquement de l'extérieur vers l'intérieur et que la conformation soit de ce fait effectuée de façon non parfaite, il est nécessaire de placer les galets de conformation au moins deux à deux l'un en face de l'autre. Il est évidemment encore préférable de disposer trois jeux de galets de conformation sous la forme d'un triangle.
Non seulement le tube lisse à conformer, mais aussi les ondulations déjà conformées sont sollicités à la pression mécanique par l'opération de refoulement. Alors que le tube lisse présente une grande rigidité, les ondulations conformées présentent un grand pouvoir élastique. Il se forme donc à côté du tube lisse rigide du fait du traitement une partie élastique devenant de plus en plus grande d'ondulation en ondulation, ce qui rend impossible l'uniformité du processus de refoulement; les diverses ondulations reçoivent de ce fait une forme différente et une épaisseur de paroi différente. Dans l'utili- sation pratique, l'ondulation défectueuse en premier lieu est celle qui présente la conformation la plus profonde et la plus faible épaisseur de paroi.
En plaçant des pièces annulaires, en particulier en acier, pendant la conformation et en raison de la rigidité ainsi obtenue des ondulations déjà conformées, le refoulement est transmis avec une' force de même grandeur que dans le tube lisse et la forme des ondulations déjà façonnées est conservée. Les pièces annulaires peuvent être fixées sur des bras de support, qui sont essentiellement parallèles ou perpendiculaires à l'axe du tube et sont amenés dans la région du tube à 'conformer! puis éloignés de cette région sous l'action d'une force mécanique, électrique, magnétique, hydrau- lique ou pneumatique.
Pour pouvoir travailler de la matière à haute
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résistance.' par exèmple des ac.'r"$ 1:rW'¯':' ':. :t. 0')ssible
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suivant le procédé de conformer les tubes aussi à chaud. Dans ce cas, lone à conformer est chauffée par des sources thermiques appropriées, par exemple des brûleurs spéciaux à réglage électrique de la température. ,
Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée schématiquement,. à titre d'exemple non limita- tif, aux dessins annexés.,
La fig. 1 est une élévation, partie en coupe, d'un tube serré aux deux extrémités présentant deux ondulations déjà,. conformées avec leurs pièces annulaires, ainsi que de deux groupes opposés de galets de conformation.
La fig. 2 est une élévation de face montrant la disposition des groupes de galets de conformation autour du tube.
La fig. 3 est un diagramme montrant la variation de la course (A) des galets de conformation en fonction du glisse- ment axial (B, B1).
La fig. 4 est une élévation latérale, partie en couper d'un dispositif servant à la fabrication d'un tube ondulé.
La fig. 5 est une élévation latérale, partie en coupe, d'un tube serré dans le dispositif et comportant un appareil servant à placer les pièces annulaires.
La fig. 6 représente le schéma des connexions pour l'actionnement des divers moteurs.
Les organes de maintien 2 et 2a supportés sur des arbres 1 et la (fig. 1) reçoivent le tube à conformer 6 et sont mis en rotation par une force mécanique. Cette rotation est transmise au tube au moyen de dispositifs de serrage 5 et 5a qui peuvent être bloqués et débloqués à l'aide de plusieurs vis 3, 3a et sont reliés aux organes de maintien 2 et 2a - du tube par des axes 4, 4a.
La conformation du tube en un élément ondulé ou Soufflet s'effectue à l'aide de galets de conformation 10, 11, 12, 10a, 11a, 12a et respectivement 10b, llb, 12b, les galets
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portant le même numéro de référence étant en prise en même temps, (fig. 2). La forme des galets est choisie de façon qu'une partie de plus en plus étroite et de plus en plus profonde soit progressivement repoussée.dans le tube à con- former, c'est-à-dire que les galets des divers groupes ont une largeur décroissante et un diamètre croissant. Le nombre des galets, par exemple de trois, qui constitue en même temps le nombre des passes de travail de conformation, est déterminé par.la profondeur définitive désirée des ondulations.
Lorsque les galets de conformation sont guidés en direction du tube et entrent successivement en action, il se produit non pas une conformation pas à pas, mais une conformation continue.
Comme on le décrit plus loin à l'aide de la fig. 4, les divers groupes de galets 10, 11, 12, 10a, lla, 12a et 10b, llb, 12b sont supportés chacun sur un bâti 23b 'dans .une tourelle-revolver 38, 38a ou 38b qui est entraînée par un moteur correspondant 30, 30a ou 30b par l'inter- médiaire des arbres 130, 130a ou 130b, les couples coniques 31, 31', 31a, 31a' ou 31b, 31b' et les axes '39, 39a et 391?..pour plus de clarté, les moteurs 30, 30a et 30b sont représentés à plus petite échelle que le bâti 23b.
Etant donné que les divers galets 10, 11, 12 ont un diamètre croissant et une largeur décroissante, la confor- mation d'une ondulation est terminée après une rotation de 3600 des tourelles-revolvers 38, 38a et 38b.
Pendant que les galets sont pressés contre le tube, il se produit en même temps un refoulement du tube sur les arbres 1 et la. L'avancement (A) des galets et le glisse- ment ou le mouvement de refoulement (B, B1) de chaque ondula- tion doivent être dans un rapport déterminé l'un avec l'autre, c'est-à-dire doivent varier suivant une fonction déterminée, comme cela est représenté,:. graphiquement à la fig. 3 sous la forme d'une courbe rapprochée donnant la course ou avancement.
Le refoulement s'effectuant à partir des deux côtés doit être
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transmis, dans le cas présent, à la partie 15 du tuba 6.
Lorsque, par exemple, les parties 13 et 14 ont déjà. été conformées en ondulations 8 et 9 par des passes de travail de conformation antérieures et ont par suite reçu une forme les rendant élastiques' dans le sens axial, le Glissement B ne peut se transmettre que partiellement à la partie 15 du tuber tandis que le mouvement de refoulement B1 agissant dans le sens opposé est transmis en totalité.
Pour empêcher la produc- tion d'une forme asymétrique de l'ondulation 15, des pièces annulaires 7 sont engagées dans les ondulations déjà confor- mées 8 et 9 des parties 13 et 14 du¯tube, le mouvement de refoulement B étant transmis directement, c'est-à-dire inchangé, sur la partie 15 du tube en cours de conformation à l'aide de ces pièces annulaires '/, la forme des ondulations
8 et 9 est conservée. Lorsque, le façonnage progresse, de plus en plus de pièces annulaires sont engagées dans les ondulations nouvellement forces etassurent la rigidité nécessaire au tube en acier 6 en cours de conformation tant dans le sens axial, qu'également dans le sens radial.
Les pièces annulaires 7 sont avantageusement conformées de façon qu'elles prennent appui les unes contre les autres; le cas échéant, elles sont encore reliées les uns aux autres par des éclisses 41.
La fig. 4 montre un exemple de réalisation d'un dispositif de conformation pour le cas où il y a lieu de travailler une matière à haute résistance.
Dans la réalisation suivant la fige 4, deux chapes porte-galets 38, 38a sont placées face à face contrairement à la réalisation suivant la fig. 2, dans laquelle il y a trois chapes porte-galets décalées angulairement de 120 .
Le dispositif est constitué par un bâti en forme de caisson 19a, 19b, 19c et 19d et un chariot triangulaire 23a, 23b et 23c. Des supports de paliers 25 et 27 mobiles dans le sens de la longueur sont disposés sur le
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support 19a du bâti et servent à recevoir le tube en aci;r à conformer 6. Les galets de conformation 10, 11, 12, 10a, 11a, 12a ou 10b, 11b, 12b avec les chapes 38, 38a sont solidarisés par des axes 39 avec1chariot triangulaire 23a,- 23b et 23c qui est disposé, de façon mobile sur des barres 22, sur le support de base 19c du bâti en forme de caisson 19a, 19b, 19c et 19d.
Les supports de paliers 25 et 27 peuvent être déplacés suivant un mouvement de va-et-vient par une broche 21 munied'un filetage à droite 28b et d'un filetage à gauche 26b. Les supports de paliers comportent, dans ce cas, des écrous de transport 26a et 28a qui se vissent dans la partie filetée à pas à gauche 26b et dans la partie filetée à pas à droite 28b de la broche 21. La commande de la broche s'effectue par un moteur 17. Pour serrer un tube'lisse 6 dans les organes de maintien 2 et 2a, les supports de paliers 25 et 27 sont tout d'abord écartés l'un de l'autre.
Le tube à conformer est alors engagé dans le dispositif et les supports de paliers sont de nouveau rapprochés. Ensuite, le tube est solidarisé avec l'organe de maintien 2 (ou 2a) par les dispositifs de serrage 3, 4, 5 (ou 3a, 4a, 5a).
Le chariot triangulaire 23a, 23b et 23c est alors déplacé vers la droite à l'aide l'un moteur 18 par une broche 20, qui est munie d'un filetage rectangulaire 24b et s'engage dans un écrou 24a fixé sur le cadre 23c, dans une mesure telle que les galets servant à conformer l'ondula- tion de la première partie 13 du tube occupent une position convenable. Ensuite, un dispositif de chauffage 35, par exemple un ou'plusieurs chalumeaux oxyacétyléniques, est allumé et seule la zone de conformation de la partie 13 du tube est tout d'abord chauffée. En même temps, un moteur 29 imprime un mouvement de rotation au tube 6.
Lorsque la température de conformation, qui peut se trouver suivant la matière entre 900 et 1100 , est atteinte, les moteurs 30
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tournant en synchronisme de façon correspondant au nombre des groupes de galets de conformation choisis sont mis en marche à l'aide d'un pyromètre électrique connu 36, puis font tourner les chapes porte-galets 38 et pressent successivement les galets de conformation de chaque groupe contre le tube.
Le refoulement du tube 6 s'effectue en même temps que sa conformation pour donner la première ondulation dans la partie 13 du tube à l'aide des galets de conformation 10,
11 -et 12 (10a, lla et 12a; 10b, 11b et 12b), du fait que les supports de paliers 25 et 27 sont rapprochés dans le sens des flèches B et B1 par le moteur 17 qui fait tourner la broche 21 munie du filetage à droite 26b et du filetage à gauche 28b suivant la fonction déterminée précé- demment.
Pour assurer la coopération suivant la fonction'de la conformation par les galets et du refoulement par les supports de paliers 25 et 27, un plateau d commande '32 (fig. 4) est relié dans l'exemple en questionna l'arbre d'entraînement
39 de chaque chape porte-galets 38 et agit par des doigts
40 de différentes longueurs sur des \ fiches 33, placées cote à côte et montées sur un circuit électrique, de contrôleurs 34 de construction connue, puis metsuccessivement en action les galets de conformation par mise en marche des divers moteurs 30 et du moteur 17 et commande le mouvement d'avance- ment ainsi accouplé des supports de paliers.
Lorsque tous les galets de conformation ont été mis en action, c'est-à-dire lorsque les diverses chapes porte-galets. 38 ont tourné de 3600 avec les disques de manoeuvre correspondants 32, la machine est arrêtée par le disque de manoeuvre 32. Le brûleur 35, le moteur 29, les moteurs 30 et le moteur 17 sont, par suite, arrêtés de préférence à partir d'un coffret de distribu- tion 16, tandis que le chariot 23a, 23b, 23c est en même temps déplacé vers la gauche avec les chapes porte-galets 38 d'un pas, c'est-à-dire d'une ondulation, par le moteur mis
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en marche 18 par l'intermédiaire de la broche 20, de sorte que le façonnage de l'ondulation suivante de la partie 15 du tube peut commencer après que des pièces annulaires 8 ont été engagées dans l'ondulation 14.
La mise en circuit des divers moteurs et de la commande des chapes porte-galets s'effectue à partir du coffret de distribution 16. Un exemple du montage est représenté à la fig. 6.
Trois interrupteurs 18', 30', 29' à actionner à la main sont montés sur ou dans le coffret de distribution. Pour commencer le travail, on actionne tout d'abord l'interruption 29' à la main. Le circuit électrique du moteur 29, qui fait tourner la pièce d'ouvrage, est de ce fait fermé en passant par le relais 29" et le moteur 29 démarre. Le relais d'allumage R 6 du brûleur 35, qui est par conséquent allumé en même temps que le démarrage du moteur 29, est monté dans le circuit de ce moteur. Dans la mesure où les moteurs 30, 30a, 30b faisant tourner les chapes porte-galets ne sont pas mis en marche automatiquement par l'intermédiaire du pyromètre 36, l'interrupteur 30' est alors actionné à la main,.ce qui fait démarrer les moteurs 30, 30a et 30b par l'intermédiaire du relais 30".
Les cames 32, 32' fixées sur l'axe 39 de la chape porte-galets 38 (et qui, pour plus de clarté, ne sont représentées à la fig. 4 que sous la forme d'un seul disque 32 comportant des doigts 40) commencent aussi à tourner. Elles commandent les poussoirs 33, 33' soumis à l'action de ressorts dans le contrôleur 34. Le moteur 17,-qui rapproche les supports de paliers 25,27 au moyen de la broche 21, est mis en marche avec un léger retard par rapport au moteur 30 par la came 32', le poussoir 33' et par l'intermédiaire du relais 17", de sorte que l'opération de refoulement débute peu légèrement un/plus tard que l'actionnement des galets de conformation 11. Après une rotation de 360 des cames 32, 32', les moteurs 30,17 et 29 sont mis hors circuit, de
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sorte que tout le dispositif s'arrête.
L'interrupteur 18' est ensuite actionne à la main et met en marche le moteur 18 par l'intermédiaire d'un relais 18" en faisant par suite avancer la pièce d'ouvrage d'une largeur d'ondulation en vue de produire la gorge suivante. Le mouvement d'avancement pas à pas du chariot triangulaire 23 est commandé par un arbre à cames monté sur le support 19c du socle de la machine, dont les cames 60 coopèrent avec un doigt de butée 61 monté sur le chariot mobile 23 (fig. 4 et 6). Les cames 60 forment les butées jusqu'auxquelles doit avancer le chariot 23 après le façonnage d'une ondulation.
Pour engager facilement les diverses pièces annu- laires dans les ondulations, elles peuvent avantageusement être avancées latéralement par basculement en direction du tube par des bras de support. Ces derniers sont supportés à leur extrémité inférieure de façon à pouvoir pivoter et sont disposés devant et derrière la machine. Les pièces annulaires affectant dans ce cas une forme semi-circulaire sont maintenues par l'extrémité supérieure des bras de support et forment, après engagement par pivotement dans les ondulations nouvellement conformées, un anneau d'appui fermé ou à peu près fermé. Les bras de support sont ensuite retirés par pivotement et les pièces annulaires se trouvant dans les ondulations sont reliées les unes aux autres par des éclisses (non représentées).
La fig. 5 représente un type de réalisation totale- ment différent pour maintenir le tube à conformer et pour engager les pièces annulaires. Ici, il n'est pas nécessaire d'engager des pièces annulaires permettant de conserver les 'formes dans tous les plis ou ondulations terminés. Le tube en acier 6 à conformer est poussé à une extrémité sur l'organe de maintien 2a et, au lieu d'être bloqué par le dispositif de serrage 3, 4, 5 mentionné'ci-dessus, il est saisi à l'autre extrémité par des griffes 49/50 qui sont constituées par des bras de support 50 et portent à leur extrémité avant
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des pièces annulaires 49 affectant de préférence une forme semi-circulaire. Les pièces annulaires peuvent être reliées aux bras 50 de façon amovible.
Les bras 50 sont supportés par des paliers 51 sur un tambour 52 qui est monté de façon à pouvoir tourner dans le. palier de support 27 à l'aide de l'arbre 1 et est mis en rotation par le moteur 29 (fig. 4).
Les griffes 49/50 sont pressées contre le tube à conformer par une force mécanique,.par exemple un électro-aimant, ou, comme! le montre la fig. 5, par un piston pneumatique ou hydrau- lique 53 par l'intermédiaire d'une bielle 54, le tube étant de ce fait centré et entraîné en rotation. Le tube est en outre supporté par exemple sur des barres.de guidage 59, dans le tambour 52 qui sert de ce fait de manchon de guidage.-La force servant au refoulement du tube 6 est transmise, d'une part, immédiatement au tube 6 par le support de palier '25 dans le sens de la flèche B1 et, d'autre part, dans le sens B par le support de palier 27 et par l'intermédiaire du tambour tournant 52, des paliers 51 et des griffes 49/50.
Les pièces annulaires servent donc en même temps d'organes de support et de maintien du tube 6. Les griffes peuvent en même temps porter aussi plusieurs pièces annulaires, qui sont engagées dàns des ondulations se trouvant parallèlement côte à côte, pour transmettre plus sûrement la rotation et le refoule- ment (non représentés).
Dès que l'ondulation, ici 1'ondulation 15, est conformée, les pistons 53 sont commandés vers la droite par l'air comprimé d'un conduit 55, ce qui fait ouvrir les griffes 49/50. Ces dernières sont avancées maintenant vers la gauche d'une largeur d'ondulation avec le support de palier 27 et le tambour 52 jusqu'à ce qu'elles viennent s'engager dans l'ondulation 15 dont la conformation a été terminée entre temps. Ceci s'effectue en ouvrant l'écrou de transport 26a pour le dégager de la broche 21 et en faisant tourner cette dernière. Dans ce cas, seul le support de palier 27 est
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avancé dans le sens de la flèche B de la largeur d'une ondu- lation, tandis que le support de palier 25 reste fixe. Le conduit de distribution 55 est ensuite mis à-l'échappement et une contre-pression est établie dans un conduit de distri- bution 56.
De ce fait', les pistons de commande 53 se déplacent vers la gauche et produisent la fermeture des griffes 49/50 par l'intermédiaire des bielles 54, ces griffes s'engageant dans l'ondulation conformée en dernier lieu, de sorte que la passe de travail suivante peut commencer. Par suite de l'utilisation des griffes, le procédé, de conformation peut s'effectuer de façon totalement automatique.
Le type de réalisation suivant la fig. 5 peut aussi être à double effet pour la fabrication accélérée d'éléments ondulés en acier en disposant le même dispositif de maintien et d'engagement qu'à la fig. 5 à chaque extrémité du tube à conformer avec dans chaque cas utilisation de deux jeux de galets de conformation, ce qui n'a pas été représenté parce que cela se conçoit aisément.
Diverses modifications peuvent d'ailleurs être apportées aux exemples de réalisation représentés et décrits sans sortir du cadre de l'invention.