Procédé de formation de pièces de raccord en métal malléable pour tuyaux, et matrice pour la mise en aeuvre de ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé de formation de pièces de raccord en mé tal malléable pour tupaux et une matrice pour la mise en aeuvre de ce procédé.
Le dessin illustre, à titre d'exemple, une forme d'exécution du procédé selon l'inven tion et représente, à titre d'exemple, égale ment une forme d'exécution d'une matrice pour la mise en oeuvre de cette forme d'exé- eution chi procédé, la pièce raccord obtenue et deux pièces de raccord obtenues au moyen de variantes de cette forme d'exécution du procédé.
La fig. 1 est. une vue en coupe d'une ébauche en forme de disque.
Les fig. 2 et 3 illustrent deux phases sue eessives (le la formation d'une capsule.
La fig. 4 est une vue en coupe (le cette forme d'exécution de la matrice.
La fig. 5 est. une vue analogue à. celle de la fir. 4-, montrant une phase finale de la for mation (le la pièce (le raccord.
La fig. 6 est une vue en élévation de la pièce (le raccord obtenue au moyen de cette forme d'exécution du procédé.
Les fil-. 7 et 8 sont des vues en élévation montrant (les pièces de raccord obtenues au moyen de variantes de cette forme d'exécu tion du procédé.
La fig. 9 est une vue fragmentaire d'une coupe faite suivant le plan 9-9 de la fi-. 5. Voici, par exemple, comment on pourrait procéder: On forme, par emboutissage d'un disque (le cuivre 1 (fig. 1) une pièce 2 en forme de cuvette profonde (fig. 2). Par emboutissage de cette cuvette 2 on forme une pièce en forme de dé à coudre 3 (fig. 3) qui, par un troi sième emboutissage, donne la capsule cylin drique allongée 4 fermée à l'une de ses extré mités et ayant des parois d'épaisseur uniforme qui est représentée sur la fig. 4.
Cette figure représente la moitié 5 d'une matrice présentant une cavité comprenant une partie centrale renflée 10 en forme d'el lipsoïde de révolution allongé à laquelle abou tit un passage d'introduction cylindrique 7 s'ouvrant à l'extérieur et disposé suivant un petit axe de l'ellipsoïde. De la partie centrale 1.0 de la cavité partent deux logements eylin- driques borgnes 6, disposés suivant l'axe de révolution de l'ellipsoïde et pourvus chacun à son extrémité fermée d'un évent 9 pour l'évacuation de l'air. Les parois du passage 7 e1 celles des logements 6 sont raccordées aux parois de la partie centrale 10 de la cavité par des surfaces à. courbure douce 11.
Le plus petit diamètre de toute section de la partie centrale 10 de la. cavité par un plan passant par son centre est phis grand que les dia mètres du passage 7 et. des logements 6, de sorte que toute section de la partie 10 par un plan passant par son centre est plus grande que les sections transversales du passage 7 et des logements 6. La matrice est en deux parties assemblées par des boulons 8 et séparées sui vant le plan passant. par les axes du passage i et des logements 6.
La capsule 4 est ajustée étroitement, bien que sans effort, à l'intérieur du passage d'in troduction 7, son fond venant reposer dans le fond de la partie centrale 10 de la cavité. La capsule est remplie jusqu'au voisinage de son extrémité supérieure d'une certaine quan tité de métal de remplissage 12 mou et ductile à bas point .de fusion. On choisit un métal de remplissage qui ne réagisse pas chimiquement avec le métal de la capsule et qui fonde à une température inférieure à celle du métal de la capsule, afin de faciliter l'enlèvement de ce métal de remplissage après formation de la pièce de raccord. Un métal tel que le plomb, la fonte d'imprimerie ou le métal de soudure convient généralement.
Le métal de remplis sage 12 peut être placé dans la capsule sous forme d'un lingot ayant les dimensions vou- lues, ou bien on peut le verser dans la cap sule à l'état fondu, soit avant, soit après la mise en place de la capsule dans la matrice. Pour éviter de perdre du temps en remplis sant la matrice, on peut utiliser un lingot de métal de remplissage et charger à la fois la capsule et le lingot dans la matrice.
On introduit ensuite dans le passage 7 de la matrice le poinçon 13 d'une presse. L'extré mité du poinçon a un épaulement 14 par le quel il vient reposer contre le bord de l'ouv er- ture de la capsule et il comprend une courte section guide 15 qui empêche l'extrémité ou verte de la capsule de fléchir et qui applique également la pression contre le lingot -de mé tal de remplissage 12. La longueur de la sec tion guide 15 et la quantité de métal de rem plissage 12 sont choisies de telle façon que la section guide 15 se trouve au contact du mé tal de remplissage et appuie légèrement sur lui avant que l'épaulement 14 ne vienne en contact avec le bord de l'ouverture de la cap sule.
Ceci donne l'assurance que le métal de remplissage sera en contact étroit avec le fond et la paroi latérale de la capsule avant que le bord de son ouverture ne subisse la pression dirigée vers le bas du poinçon 13.
L'abaissement. continu du poinçon 13 dé forme la masse du métal de remplissage 1? qui se déplace naturellement suivant le che min de moindre résistance dans la partie cen trale 10 de la cavité et les logements 6. Les pa rois de la capsule se trouvant primitivement dans la partie 10 se gonflent d'abord vers l'ex térieur par suite de l'expansion du métal de remplissage jusqu'à venir porter étroitement contre les parois de la cavité.
Concurremment avec cette dilatation des parois de la capsule vers l'extérieur, le poinçon 13 appuie vers le bas sur le bord de l'ouverture de la capsule, ce qui fait. que le métal de la capsule qui se trouve dans le passage 7 s'écoule dans la partie centrale de la cavité et fournit le métal nécessaire à. la formation des parois de la partie qui se dilate à l'intérieur de la cavité de la matrice.
Quand la partie centrale 10 de la cavité est sensiblement pleine, la pression continue du poinçon 13 fait passer le métal de remplis sage dans les logements 6 en entraînant avec lui les parois de la capsule qui l'entourent. Le poinçon continue à appuyer sur le bord de l'ouverture de la capsule vers le bas pour qu'elle fournisse le métal nécessaire à la for mation des parties de la pièce de raccord qui se forment dans les logements 6, comme il est indiqué en 16 sur la fig. 5.
Le procédé qui vient d'être décrit permet de travailler à. froid du métal ductile assez vite et régulièrement pour former les longs branchements 16 en une seule course du poin çon 13 sans risque de déchirure du métal de la capsule, et sans changer l'épaisseur de cette dernière en aucun endroit. au cours .de sa dé formation. Ceci est<B>dû</B> à. la forme ellipsoïdale renflée de la partie centrale de la cavité de la matrice décrite et aux surfaces courbes de raccordement qui réunissent le passage d'in. troduction 7 et les logements 6 à la partie cen trale de la cavité ainsi qu'au choix judicieux. des dimensions de la cavité de la matrice et de la capsule.
II en résulte un écoulement régulier du métal de la capsule (plutôt qu'un étirage avec amincissement) qui passe du pas.. sage 7 dans la partie centrale de la. cavité et de là, dans toutes les parties des logements 6. Le métal de remplissage 12, entraînant avec lui le métal de la capsule, donne à cette der nière sa forme sans l'amincir. La pièce de rac cord obtenue par le procédé décrit a donc une épaisseur de paroi uniforme et il n'y a pas de tensions locales ou de rupture qui nécessite raient un recuit ou le rejet de la pièce de raccord.
Les opérations qui viennent d'être décrites étant terminées, on sépare les deux moitiés de la matrice et on enlève l'élément formé. Les extrémités des parties 16 formées dans les logements 6 sont alors sciées à la longueur voulue, tandis que le métal de remplissage est encore dans la pièce; le métal de remplissage est retiré ensuite par chauffage de la pièce de raccord à une température suffisante pour le faire fondre sans toutefois faire fondre le métal de la pièce de raccord. Une faon pra tique d'exécuter cette opération consiste à plonger les pièces de raccord dans un bain d'eau chaude si l'on emploie un métal de rem plissage à point de fusion suffisamment. bas. ha pièce de raccord finie est représentée sur la fig. 6.
Les fig. 7 et 8 représentent des pièces de raccord obtenues au moyen de variantes du procédé décrit, en utilisant une matrice ayant nne cavité de forme convenable et en don nant une longueur convenable à la capsule. Ainsi, sur la fig. 7, les ajutages 16A sont semblables à ceux de la pièce de raccord de la fig. 6, mais la section 7r1 est considérable ment allongée. Cette pièce de raccord demande évidemment une capsule 4 plus longue et une ébauche 1 en forme de disque plus large.
Sur la fig. 8, les ajutages 16B ont des longueurs et des diamètres inégaux, modification qu'on peut obtenir simplement. en changeant la forme de la cavité de la matrice. On doit remarquer cependant que dans chacune des pièces de raccord des fig. 7 et 8, il y a une partie centrale 17 de forme généralement ellipsoïdale obtenue au moyen de la partie centrale ellipsoïdale 10 de la cavité de la ma trice.
En procédant de la faon décrite et en utilisant des matrices convenables on pourrait obtenir des pièces de raccord dont les aju- tages se trouvent à des angles ou dans des plans différents par rapport à la partie de la pièce formée dans le canal d'introduction. Pour obtenir une pièce de raccord présentant des ajutages faisant. un angle entre eux, on pourrait, afin que les sections transversales de cette pièce aillent en diminuant vers ces ajutages utiliser une matrice présentant une cavité dont la partie centrale renflée a la forme de deux parties d'ellipsoïdes dont les axes font. un angle entre eux et raccordées par des surfaces courbes.
A method of forming malleable metal pipe fittings, and a die for carrying out this method. The present invention comprises a process for forming fittings of malleable metal for tupals and a die for carrying out this process.
The drawing illustrates, by way of example, an embodiment of the method according to the invention and represents, by way of example, also an embodiment of a die for the implementation of this form. execution of the process, the connection piece obtained and two connection pieces obtained by means of variants of this embodiment of the method.
Fig. 1 is. a sectional view of a disc-shaped blank.
Figs. 2 and 3 illustrate two effective phases (the formation of a capsule.
Fig. 4 is a sectional view (this embodiment of the die.
Fig. 5 is. a view similar to. that of the fir. 4-, showing a final phase of formation (the piece (the fitting.
Fig. 6 is an elevational view of the part (the connection obtained by means of this embodiment of the method.
Wire-. 7 and 8 are elevational views showing (the connecting pieces obtained by means of variants of this form of execution of the process.
Fig. 9 is a fragmentary view of a section taken on the plane 9-9 of fi-. 5. Here is, for example, how we could proceed: By stamping a disc (copper 1 (fig. 1) a part 2 in the shape of a deep cup (fig. 2) is formed. By stamping this cup 2 a thimble-shaped piece 3 is formed (fig. 3) which, by a third stamping, gives the elongated cylindrical capsule 4 closed at one of its ends and having walls of uniform thickness which is shown in Fig. 4.
This figure shows half 5 of a matrix having a cavity comprising a swollen central part 10 in the shape of an elongated lipsoid of revolution to which abuts a cylindrical introduction passage 7 opening to the outside and arranged in a minor axis of the ellipsoid. From the central part 1.0 of the cavity start two blind eylindrical housings 6, arranged along the axis of revolution of the ellipsoid and each provided at its closed end with a vent 9 for evacuating the air. The walls of the passage 7 e1 those of the housing 6 are connected to the walls of the central part 10 of the cavity by surfaces. gentle curvature 11.
The smallest diameter of any section of the central part 10 of the. cavity by a plane passing through its center is phis large than the diameter of passage 7 and. housings 6, so that any section of part 10 by a plane passing through its center is greater than the cross sections of passage 7 and housings 6. The die is in two parts assembled by bolts 8 and separated as follows the passing plan. by the axes of passage i and housings 6.
The capsule 4 fits tightly, albeit without effort, within the inlet passage 7, its bottom resting in the bottom of the central part 10 of the cavity. The capsule is filled to near its upper end with a quantity of soft, ductile, low melting point metal filler 12. A filler metal is chosen which does not chemically react with the metal of the capsule and which melts at a temperature lower than that of the metal of the capsule, in order to facilitate the removal of this filler metal after formation of the connection piece . A metal such as lead, printing iron or solder metal is generally suitable.
The filling metal 12 can be placed in the capsule as an ingot of the desired size, or it can be poured into the capsule in the molten state, either before or after placement. of the capsule in the matrix. To avoid wasting time in filling the die, one can use a filler metal ingot and load both the capsule and the ingot into the die.
The punch 13 of a press is then introduced into the passage 7 of the die. The end of the punch has a shoulder 14 whereby it rests against the edge of the opening of the capsule and includes a short guide section 15 which prevents the green end of the capsule from flexing and which also applies pressure against the ingot of filler metal 12. The length of the guide section 15 and the amount of filler metal 12 are chosen such that the guide section 15 is in contact with the metal. filling and lightly presses on it before the shoulder 14 comes into contact with the edge of the opening of the cap sule.
This ensures that the filler metal will be in close contact with the bottom and side wall of the capsule before the edge of its opening experiences the downward pressure of the punch 13.
Lowering. continuous punch 13 deforms the mass of the filling metal 1? which naturally moves along the path of least resistance in the central part 10 of the cavity and the housings 6. The walls of the capsule located originally in part 10 inflate first outwards as a result of the expansion of the filler metal until it comes to bear closely against the walls of the cavity.
Concurrently with this expansion of the capsule walls outward, punch 13 presses down on the edge of the capsule opening, which does. that the metal of the capsule which is in the passage 7 flows into the central part of the cavity and supplies the necessary metal to. the formation of the walls of the part that expands inside the cavity of the matrix.
When the central part 10 of the cavity is substantially full, the continuous pressure of the punch 13 causes the filling metal to pass into the housings 6, bringing with it the walls of the capsule which surround it. The punch continues to press the edge of the capsule opening downwards so that it supplies the metal necessary for the formation of the parts of the connecting piece which form in the housings 6, as indicated in 16 in fig. 5.
The process which has just been described makes it possible to work at. cold ductile metal quickly and regularly enough to form the long branches 16 in a single stroke of the punch 13 without risk of tearing the metal of the capsule, and without changing the thickness of the latter in any place. during .de formation. This is <B> due </B> to. the swollen ellipsoidal shape of the central part of the die cavity described and the curved connecting surfaces which join the passage of in. troduction 7 and the housings 6 in the central part of the cavity as well as the judicious choice. the dimensions of the die cavity and the capsule.
This results in a regular flow of metal from the capsule (rather than a stretching with thinning) which passes from the pitch .. sage 7 in the central part of the. cavity and from there in all parts of the housings 6. The filling metal 12, carrying with it the metal of the capsule, gives the latter its shape without thinning it. The connector piece obtained by the method described therefore has a uniform wall thickness and there are no local stresses or breaks which would necessitate annealing or rejection of the connector piece.
The operations which have just been described having been completed, the two halves of the die are separated and the element formed is removed. The ends of the parts 16 formed in the housings 6 are then sawn to the desired length, while the filler metal is still in the part; the filler metal is then removed by heating the connecting piece to a temperature sufficient to melt it without, however, melting the metal of the connecting piece. A convenient way to do this is to immerse the connecting pieces in a hot water bath if a sufficiently melting filler metal is used. low. The finished connecting piece is shown in fig. 6.
Figs. 7 and 8 show connecting pieces obtained by means of variants of the method described, using a die having a suitable shaped cavity and giving a suitable length to the capsule. Thus, in FIG. 7, the nozzles 16A are similar to those of the connecting piece of FIG. 6, but section 7r1 is considerably elongated. This connecting piece obviously requires a longer capsule 4 and a blank 1 in the form of a wider disc.
In fig. 8, the nozzles 16B have unequal lengths and diameters, a modification that can be easily obtained. by changing the shape of the die cavity. It should be noted, however, that in each of the connecting pieces of FIGS. 7 and 8, there is a central part 17 of generally ellipsoidal shape obtained by means of the central ellipsoidal part 10 of the cavity of the matrix.
By proceeding in the manner described and using suitable dies, one could obtain connecting pieces whose fittings are at different angles or in planes with respect to the part of the piece formed in the introduction channel. To obtain a fitting part having nozzles making. an angle between them, one could, so that the cross sections of this part go decreasing towards these nozzles, use a die having a cavity whose swollen central part has the shape of two parts of ellipsoids whose axes form. an angle between them and connected by curved surfaces.