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La présente invention. se rapporte à une méthode et à un appareil pour changer la forme des tubes métalliques.
Le brevet dos E.U.A.n 2.111.695 du 22 Mars 1938 décrit un procédé pour faire des raccords de tubes en T et en croix en partant de tubes normaux du commerce, en remplissant le tube avec une matière plastique, en plaçant le tube et son remplissage dans une matrice d'extrusion et en appliquant ensuite une pression aux extrémités du tube et du remplissage pour refouler la tube et le remplissage dans la matrice.
Le procédé décrit dans ce brevet s'est avéré très utile et a été appliqué avec succès, mais il comporte des 'imitations en ce que le tube et le remplis.age avancent tous deux en.faible et à la même vitesse. Cela a obligé à extrader un peu du remplissage hors du tube tandis qu'on presse le tube.
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et le remplissage à la, forme voulue.
Dans la deimnde de brevet en inctance intitulée "Method and apparatus for reshiping métal Tubes" H de série 326.931, déposée le 19 Décembre 1952, on décrit un procède et un appareil pour produire des changements de forme dans des tubes métalliques, en remplissant le tabe avec une matiè- re plastique et en appliquant ensuite des pressions à l'extré- mité du tube et de la matière de remplissais pour forcer le changement' de forme du tube, et dans lequel le taux de l'avan- ce de la matière de remplissage dans le tube et le taux d'avan- ce du tube par ces pressions est coordonné afin de fournir la quantité correcte de matière de remplissage pour produire le changement de forme et la quantité voulue de tube pour fournir la surface nécessaire pour recouvrir la forme changée.
Quoique le procédé décrit dans cette demande ait été exporienté avec succès,il a plusieurs limitations . Quand il est appliqué pour mettre le tube métal ligue dans des formes pour lesquelles le changement de forme est excessif ou irré- gulier, on a constaté que la matière du tube peut être trop mince ou peut même se rompre pendant la mise en forme. :Par exemple, dans la fabrication de pièces telles que les raccord''' Y à 45 ,les T dont les branches sont longues, ou les Y symé- triques,la matière du tube peut être trop mince ou peut se rompre.
La présente invention se propose donc de fournir un procédé et un appareil grâce auxquels on peut changer la forme des tubes métalliques sans les amincir excessivement ou sans les rompre.
En résumé, le procédé de la présente invention com- prend le remplissage du tube métallique avec une matière plas- tique et ensuite l'application d'une pression à l'extrémité du tube et de la matière plastique pour provoquer :;nI' force un changement dans la forme du tube, en coordonnant le taux
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d'avancement de la matière de remplissage dans le tuba et le to.ux d'avancement du tube par ces pressions, et en réglant
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en outre la. force des pressiez appliquées a. 1-.
due remplissage afin de fournir la quantité correct de mt1el'e de remplissage pour produire le changement de forme, et la quantité requise de matiere du tube pour obtenir la surface néces- saire pour couvrir la forme change. L'invention envisage
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l'application d'une résistance élastiq à la.
I!1d.tière du tube et au remplissage dans la cavité dans laquelle le tube prend sa nouvelle forme, afin de régler le refoulee d,e niatiè2:.e -dans la cavité dans laquelle elle est refoulée Dans les dessins juives ?
La fig. 1 représente un appareil pour la mise en ceuvre du procédé, le tube et la matière de replis sage étant .représentés en coupe, $ au début de la mise en forme, la. tige 2 est une vue analogue à celle de la fig. 1, entrant 1 appareil avec le tube et la matière de remplissage' partiellement mis en forme;
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1* fiv. 5 est une vue analogue. à celle de la fiv.1, montrant l'appareil ave e le tube et la ma..tière de reL1.(Jlissage dans l'état final de la mise en forme; la fig. 4 est une coupe partielle du tube avant de lui donner une forme nouvelle; la fige 5 est une coupe partielle du tube après lui avoir donné une forme nouvelle la fig. 6 est une coupe du tube dans sa nouvelle
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forme, après ronçonl1age et alésage; 1" fi6 . 7 est une coupe sché:matiq de l'appareil permettant les pressions, y compris la bzz hydraulique.
En se :t'f 6-ran-L à la fige 1, un tube 10 dont la.. f orme doit être c..# constitué ,!jar un mécal , 011- tut allia{!:;, r rié, les J...D r*éi.s tolles que àucti>.1.té, 1113,116abi1ité et plaLfticité qm le rer4ellt propre a Ôt-,-e
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étiré ou pressé. par exemple, le tube peut etre en cujure, aluminium, nickel, mignésium et en alli.ges de ces létaux, en acier, en laiton, en mutai monel et en alliages nickel- chrome et acier inoxydable. Le procédé est également applica- ble aux tubes sans soudure et aux tubes soudés.
Le terme "tube" ou "tubulaire" employé ici comprend des tubes de différentes formes en coupe, telles que circulaire carrée et polygonale .
Une matière de remplissage appropriée ll est fourbie dans le tube 10. La matière de remplissage peut être fondue préalablement et coulée dans le tube 10, ou ';ien fondue en place dans le tube 10. La matière de remplissage doit être solide et doit pouvoir s'écouler sous pression. De plus, la. matière de remplissage ne doit pas causer de changements physiques ou chimiques préjudiciables au métal avec lequel le tube est constitué . En pratique, le métal Woods (alliages de bismuth, plomb, étain et quelquefois cadmium} a été trouvé très convenable, comme il est établi dans le brevet des E.U.A. précité. Le plomb seul ou un alliage de plomb (55 %) et de bismuth (45 %) sont aussi des matières de remplissage satisfais antes .
De plus, on a trouvé que le caoutchouc du type dit communément "gonflant" donne des résultats satisfaisants.
Le tube 10 contenant la matière de remplissage 11 est placé dans une matrice 12. Dans la matrice représentée, on veut former un raccord en Y à 45 , et la matrice a par oonsé- quent des cavités cylindriques coaxiales 13, 14, communiquant avec une branche ou cavité 15. L'axe de la cavité 15 forme un angle de 45 avec l'axe des cavités 13, 14. Les diamètres des cavités cylindriques 13, 14 et 15 sont sensiblement égaux. Des plongeurs tabulaires 16 et 17 s'appuient sur les extrémités du tube 10.
Des plongeurs cylindriques 18,19 sont montés de façon télescopique/dans les plongeurs tubulaires 16, 17 respectiVeillent et s'appuient sur les extrémités de la matière de rem-
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1;lii" s' je 11. 3 on le voit DLLIIS 1;: iij. 1-7 , cy .1. ¯ a'f ., paroi des plongeurs tabulaires 16, 17 eut de irJx'C: Lr; L':1.;.. y t"..3 grande CI L"3 1'épaisseur de la, paroi du. tube 1C c: :L.::3 plongeurs 'tubll..res 16, 17 peuvent présenter un ;ù.uLcr:rW en 20, 21 pour engager la saillie dans l'extL'úwité du tube 10.
Un piston 22 est disposa r?t.la la. cavité cylindriqus 15 et comporte une tige de piston 23 sortant à l'extérieur et traversant un support fixe 24-. Le piston est jiiaintenu élasti- quement dans la cavité cylindrique 15 par 'un ressort 25 placé entre le piston 22 et le support fixe 24. La position du pis-
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ton et la com.pression préalable du ressort 25 pep'rcnt 0t-.<;: réglés p r 9,) écrou 26 vissé ciur l'extrémité de la tige 23" une moitié de la matrice 12 est représentée, Dais l'autre moitié est exactement semblable, et est boulonnée;. serrée, ou fixée autrement sur la moitié représentée, âpres que le tube 10 et la matière' de remplissage 11 ont été insérés en place.
Les plongeurs 16, 17, 18 et 19 peuvent être actionnés
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par tout mécanisme approprié tel que les pistons hydrauliques qui sont décrits ici.
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Jomotmémenà au procédé, les plongeurs tubulaires 16 et 17 avancent l'un vers l'autre, en appliquant ainsi une pression sur les extrémités du tube 10 et, simultanément, les plon-
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geurs cylindriques 18, 19 avancent l'un vers l'autre.
Quand le tube est refusé à force dans la cavité cylindrique 15, son extrémité dans la cavité touche le piston 22,
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qui résiste ëlastiqugment à la continuation du mouvement du tube, ce qui oblige le tube à s'étendre ou à refouler vers les côtés de la cavité tubulaire 15. Quand on continua à appliquer
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la pression, et que le tube se dilate davallta6a dans la cavité tubulaire, le ressort 25 est graduellement comprimé par le mouvement du piston 22 vers l'extérieur de la cavité cylindrique
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15, et e1?pliCit:I.!;: Dur l'extrémité du tube contenue dans la cavité
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une force qui augmente graduellement.
Quand la matière du tube et la latière de resplissage sont refoulée vers l'extérieur dans la cavité 15 de la branche,, la matière au tube qui se dilate dans la cavité de la branche 15 tend à s'amincir; et cette tendance est plus grande dans la région de l'extrémité fermée de la branche refouléeSi on laissait cette branche se dilater librement, l'extrémité arrondie se romprait. La résistance élastique du piston 22 sert à retarder le refoulement à la pointe extrême de la partie refoulée pour permettre aux parois latérale,3 de remplir la cavité 15 de la branche.
La tendance qu'a le tube à s'amincir excessivement est aussi diminués en enfonçant le plongeur tubulaire 17 sur une plus grande longueur axiale que le plongeur tubulaire 16 (voir fig. 3), de sorte que partie de la branche refoulée qui a. la plus grande surface de paroi reçoit une matière de tube suffisante de l'extrémité voisine du tube. Le tube mis en forme gui en résulte n'a pas de sections excessivement minces qui puissent être facilement rompues.
Au commencement de l'opération de la mise en forme, l'extrémité du piston 22 est de préférence à une courte distance de 1 (ouverture de la cavité cylindrique 15 en communication avec les cavités 13, 14, afin que son action résistante ne puis se se produire jusqu'à ce que le tube et le remplissage aient avancé d'une petite distance dans la cavité 15., La distance et la compression du ressort dépendent de la nature des métaux et des dimensions du tube métallique.
Dans le changement de forme du tube décrit ci-dessus, on voit que la partie du tube et le remplissage qui sont au début à 1*7 ia cavité de dilatation subis sent un changement de surface et un changement de volume. Cette augmentation de volume de la matière de remplissage,et cet te augmentation de surface du tube sont fournies par la partie de matière de
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remplis sage et de tube qui se trouve dans le). pa,r.tJ.# o,jInàz><L;=1.que de la motrice dans laquelle fonctionner 1 #n plongeurs.
Le mouvement du plongeur ou dca plongem's Q.uL fournit ct matière de remplissage supplémentaire et le dtz plon geur ou des plongeurs qui fournit la surface supplémentaire
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du tube sont réglés (le telle Bsniëre qu3 chacun transfère de la partie fournisseuse de la cavité de- statrice à la partie d'expansion de la cavité de matrice la. qu,,,-n-tit 0 requise de matière de remplissage et de surface de vi<1>1 en ration corr*cte-=eiJ. réglée dans le .kenits , ou cooJ:'(:lc'l.Y(;eo ));),00 cer- . te/.Ï.ns casy les plongeurs fournissant la matièY.o de re¯yi; -sa, s.uront une C0U:.'f:1e plD.s que les plong81;;rs foLirnisnt les surfaces de tube, G:i;
dans d'autres cas, les pionjeurs " S?" 1?' surface de tube à la cavité é ?e#PansioD. auront une course pl longue Que les plosgem-s fournissant la :::Je.- tière de cela, dépendre-. de la forme du raccord qui est refoule. Daim chaque cas, le volume de la matière de plissage dans le tube doit toujours être au moire égal, et de préférence un peu plus gland, que le volume de la partie du
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tube mise en forme dans la cavité d'expansion.
On observera que la pression est appliquée aux extrémites de la wt4-è:re forint noyau et *aux 6J..'"tréroités de la icla- tière du tube au moyen de plongeurs. Les plongeurs se meuvent à des vitesses relatives telles que le taux de déplacement de- la matière de remplissage est proportionnel au taux de change ment de la surface de la matière du tube. L'emploi de plongeurs de cette manière est une particularité importante et possède de réels avantages sur l'emploi de la pression hydraulique pour cet usage. Il évite la nécessité de prévoir des futures
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6tanches à la haute pression comme calles qui sont hece..c' qUand on emploie la pression hyd:rau1.ique pour fa.:ire mouvoir la matière du noyau ou du tube.
De plus, c'est un problème ::ela tivement sim,ple d'appliquer la. force :néoeasa.:i;t> e à ces pion=
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geurs. Par exemple, une charge de trente tonnes ou plus peut être facilement applique eux plongeurs au moyen de pressas hydrauliques ou mécaniques lassiques. Il serait très diffi- cile d'obtenir une force lipide d'environ trente tonnes sur le s extrémités de la matière du noyau. De plus, l'emploi de liquide à ces hautes pressions est extrêmement risqué.
Le tube initial avant son changer:cent de forme .est représenté à la fig. 4. Après,la mise en forme, le tube a l'aspect représenté à la. fig. 5. On notera que les extrémités ouvertes du tube de la fig. 5 dont la fonce a été changée o 'une quantité suffisante de matière sur leurs surfaces inté- rieures, en 30 et 31 pour qu'il puisse être tronçonné et alésé pour former les surfaces 32,33 respectivement;, repré- sentées dans la fig. 6. La branche 34 peut être tronçonnée en supprimant l'extrémité fermée pour lui donner la longueur voulue.
On peut de même tronçonner la branche 34-. Comme on le voit dans les coupes des figs 5 et 6, l'épaisseur de la paroi du tube dont la forme a été modifiée n'a aucun point ni aucune zone faibles.
Un exemple des dimensions d'un, raccord à 45 qui a. été produit avec succès par le présent procédé est comme suit :
Tube initial Longueur 146 mm.
Diamètre extérieur 25,4 mm.
Epaisseur de la paroi 1,6 mm.
'Plongeur cylindrique Diamètre extérieur 15,9 mm.
Plongeur tubulaire Diamètre intérieur 15,9 mm.
Diamètre extérieur 25,4 mm.
Dimensions finales du tube :
Longueur de la partie droite 89 mm.
Chaque extrémité ouverte alésée au diamètre de 22,2 mm. sur une profondeur de 20,6 mm.
Quoique le procédé ait été spécifiquement décrit comme étant; applicable à la fabrication de raccords à 45 , il
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..=Li t,:.:-I: que d'ancrés 'iyß.".3."u 0 J..,.cr...i.}Iu'-'A tes ry1¯. i-.-;:; i, , . j Y ci4"i:l; 43:LCj,L'w s et les raccorda (lui Oi L tel.,:', :; t',..:'.'..¯ 4 L1.i:::ît5:J:Cllt:: autres [:n.1c-8 )t:E<t\i:Y2ii Gtn > pr o (1 1:à, 1 : a j . J: î, -'r¯;.:'4.' s.i"': procédé.
à fie 7 r.oJprc: ;:=n.l;c un circui-!; 1Jy(?rw.!7¯i.:- '= dei;1;1±/ à :.:ctiODl1e:c l'appareil.. un iL'JC211i;;L':) de C:3..¯ i... J::/<2r:::.l..1lir.:.';;-:; eut x,:?: (srnté aoL C1::..1.C1)11 des ,icx;u:; L<.;Lui #.?,i.-#.,1 16, 17 et des ploD.2:oUJ.s cylindriquos 18 190 m. col:..,u.r.,c ,1 hydraulique du plongeur vubu'i,.ia. e 16 et du plongeur cylir5:c.icll.l(, l a cjt L:l1tiÇtL18 à celle du plongeur tubulaire 17 et du. plC';l::';C:L;.c Cj.'Z.i'¯.'3.t.âL'te et ltl.1.1).1e8 groupes ."'-set't.i.::'¯i'i Der'-:: décrit ici< Cosme le montre la :C'ig.. 7, un JJylil1.x:'", :55 so x'cn près d'un côté de l v:?l!J..Jareil:1 et le plongea tubulaire 16 a son ertréaité extérieure 36 en forme de piston monte dans le
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cylindre où. il peut recevoir un mouvement alternatif.
Un
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ressort de compression 37 agit entre la paroi d'extrémité du cylindre :w; e piston et tend à maintenir le plongeur -1;ubc:'¯:,,= i-s 15 retira vers l !le:xér5.eur., Le plongeur cylindrique le .
::f.o.ûû à Intérieur à 'I;:rz- va:rs le cylindre 35 jusque d±.:.l.;:i un cylindre 38 et son extrémité a la. forme d'un piston 39 ±-"**rlé pour .- é3YOi# un mouvement alternatif dans le c,ylÍl1dr8 Un ressort à compression 40 agit entre le piston j9 et 1. .::1:oi à' eii*ié1iLité eu cylindre 53. De l'huile sous pression Mt :a¯.es e d'"ÎÉ" le cylindre 35 par lm. coné1.uit 41 et dans le c,..!.:Ln1:r'e 38 x=,1' un conduit 42, les conduits 4-1 et 4.2 zani ¯,-.s à 1<:. m::...:lc Gouree 43 d'huile sous pression. D"",. souples '1..1., 4.5 rè-,zlent le courant d'huile vers les cylindre 35, 3s :r'e':,,':;ctiVG1' ::1l"l; L'huile des cylindres est Yid:.;..n<..:c p, 1, ,¯ b0.':-iuit:3 :; .
Iv :u:,:: âc;y,- ,e,.s de à,ÙCOJ!lr'l'(;,J:::1iOl1 43, 4.9 sont uOllL ('[3 <>11 G1:;..GJ. de" eu. luits 1'-: r -e' y C<.. tLl7. ,,ej>i,,-i J.<.-..].....> 1 U, 1. ..:.'(H;,LJt.!C'j1.'\rU''llt, ce llU1.....'crlJ.1c'f; el..: :'5.Y' tWjy - '- l,on '. = 1 ?2'i i'LUi 7.,j,t.lCßlLC' a1.5 j,)..pi=(J.'13o Il ""' " t; (.{j (1.(:111; [lUd 1:.( .'t::¯i¯. 'LJIC)t ,..::.-G1.C'iL: (Ill'; c:.:Z
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appliquée dans la cavité dans laquelle le tube est reform en dilata peut être réalisée par un autre moyen Que par le dis- positif à plongeur et ressort représenté.
'On peut par exemple utiliser un coussin de caout- chouc,un coussin pneumatique ou Hydraulique ou un autre moyen permettant d'appliquer une résistance élast que.