Procédé pour former une ailette hélicoïdale d'une seule pièce sur un tube uni, et appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé. La présente invention a pour objet un procédé pour former une ailette hélicoïdale d'une seule pièce sur un tube uni, cette ailette présentant un petit pas par rapport à sa hau teur radiale. Elle a pour but d'éviter tout frottement notable sur l'ailette en formation et toute flexion appréciable de celle-ci pen dant la formation, flexion qui pourrait avoir un effet néfaste en durcissant la matière et en diminuant sa ductilité ou en surchargeant. d'une autre manière cette matière.
Selon le procédé objet de l'invention, on déplace la matière depuis la surface exté rieure d'une ébauche tubulaire dans une di rection générale radiale vers l'extérieur en exerçant une pression dans une direction ra diale vers l'intérieur sur des portions de l'ébauche disposées sur une même hélice et espacées axialement, et ledit déplacement ra dial de la matière s'effectue, sans soumettre cette matière à une flexion dans la direction de l'axe du tube.
L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé spécifié ci-dessus. Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend au moins lui rouleau présentant des parties annulaires axialement espacées et dont.
les faces opposées sont consti tuées par des surfaces de révolution, des moyens pour supporter ledit rouleau monté rotativement autour d'un axe présentant, par rapport à l'axe de ladite ébauche tubulaire, une obliquité correspondant à l'angle de la tangente à l'hélice selon laquelle on désire former une ailette sur cette ébauche, ce rou leau étant supporté dans une position telle que lesdites parties annulaires appliquent une pression sur ladite ébauche, de manière à dé placer de la matière de cette ébauche vers l'extérieur jusque dans des espaces ménagés entre les parties annulaires adjacentes de ce rouleau, lesdites surfaces de révolution présen tant une convexité telle que lesdites parties annulaires puissent.
pénétrer dans les espaces ménagés entre les spires adjacentes de l'ailette hélicoïdale et ressortir de ces espaces sans provoquer de flexion de l'ailette en formation.
Le dessin représente, à. titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil et. illustre une mise en rouvre du procédé objets de l'invention.
Fig. 1 est une coupe transversale, partielle ment schématique, d'une ébauche de tube et de ladite forme d'exécution de l'appareil.
Fig. \? est une coupe partielle, selon 92-2 de la. fig. 1, montrant un des rouleaux de la. fig. 1 en train de former suie ailette sur l'ébauche.
Fig. 3 est. une coupe partielle agrandie, montrant une partie d'un des rouleaux coopé rant avec l'ébauche.
Fig. 4 est une coupe transversale partielle, très agrandie, montrant. une des parties du rouleau en train de former une ailette sur l'ébauche. Fig. 5 est une coupe selon 5-5 de la fi,. 4, et fig. 6 est une coupe agrandie, selon 6-6 de la<U>fi-.</U> 5.
Dans l'état actuel de la technique, on uti lise deux types de procédés et d'appareils pour former une ailette hélicoïdale d'une seule pièce sur un tube uni. Selon l'un de ces tz-pes de procédés, la portion extérieure de la paroi dit tube est. entaillée pour former une rainure hélicoïdale et la matière comprise entre les spires adjacentes de la rainure est comprimée axialement pour réduire son épaisseur et dé placer cette matière radialement vers l'exté rieur.
Dans la mise en oeuvre de ce procédé, le métal est soumis à un travail considérable et peut se durcir d'une manière telle que le tube soit. endommagé, spécialement lorsqu'on forme une ailette d'une hauteur notable. Selon l'autre type de procédés qui fait l'objet du brevet suisse N 273753, une ébauche tubulaire est amenée en prise avec plusieurs rouleaux de faconnage montés rotativement, leurs axes res pectifs s'étendant. dans la direction générale de l'axe de l'ébauche tubulaire et étant équi distants les uns des autres autour de l'ébau che tubulaire.
L'axe de chacun des rouleaux forme avec l'axe de l'ébauche tubulaire un angle gauche tel que les rouleaux se déplacent autour de l'ébauche selon une trajectoire héli coïdale correspondant à l'angle de la tangente à l'hélice de l'ailette devant. être formée sur l'ébauche.
Chaque rouleau comprend plusieurs parties annulaires espacées axialement, dispo sées pour exercer une pression dans une direc tion générale radiale vers l'intérieur sur des portions périphériques de l'ébauche disposées sur une même hélice et espacées axialement, pression d'une intensité suffisante pour dé placer la matière depuis la portion périphéri que de l'ébauche tubulaire et pour refouler la matière déplacée vers l'ex-térieur, dans les espaces ou les rainures ménagés entre les par ties annulaires des rouleaux espacées axiale- ment, pour former une ailette hélicoïdale.
Cette ailette est façonnée par les surfaces dit rouleau formant les côtés opposés de l'espace ou de la rainure dans lequel la matière est refoulée, de manière 'a. donner à cette ailette la section axiale désirée. Il était jusqu'ici de pratique courante clé donner aux surfaces de ces rouleaux des formes coniques, de profil radial pratiquement rectiligne depuis la base jusqu'à la périphérie de l'ailette.
Cependant, la surface hélicoïdale de l'ailette ainsi obtenue ne correspond pas à la surface (le révolution du rouleau, et en conséquence ce dernier tend à déformer l'ailette en la sollicitant à la flexion dans la direction de l'axe du tube lorsqu'il pénètre en roulant. dans l'espace mé nagé entre deux ailettes adjacentes et lorsqu'il ressort de cet espace. Simultanément, le rou leau exerce sur l'ailette un frottement qui a tendance à durcir la matière dont elle est faite.
Le procédé et l'appareil spécifiés ci-dessus permettent d'éviter cet inconvénient en faeon- nant la matière refoulée au moyen de surfaces de révolution qui correspondent à la surface hélicoïdale de l'ailette produite à partir de cette matière. Cela nécessite une modification du profil radial de ladite surface de révolu tion, qui n'est. plus rectiligne, mais prend une forme incurvée convexe telle qu'aucune por tion de la surface du rouleau destinée à for mer l'ailette ne sollicite celle-ci à la flexion lors de sa. rotation continue.
Par conséquent, la nervure ainsi formée n'est pas soumise à un travail de durcissement suffisant pour l'en dommager, comme c'est le cas quand on uti lise pour sa formation des rouleaux, dont. les surfaces présentent. des formes qui ne sont pas adaptées à la forme de cette ailette.
Une ébauche tubulaire 10 est supportée d'une manière appropriée par un mandrin 9 et présente une ailette hélicoïdale 11, formée sur cette ébauche par l'action de rouleaux 12. 13 et 14. Le procédé et l'appareil pour former cette ailette sont de façon générale les mêmes que ceux qui ont. été mentionnés plus haut et qui font l'objet du brevet cité, et on petit les décrire brièvement comme suit: Les rouleaux 12, 13 et 14 sont de construction pratiquement identique et ils sont disposés autour de la périphérie de l'ébauche, espacés de préférence de 120 .
Chaque rouleau comprend plusieurs parties annulaires constituées chacune par un disque séparé percé en son centre pour rece voir un arbre 15, et comprenant un moyeu claveté out fixé d'une autre manière sur l'arbre 1>, ces disques étant juxtaposés les uns aux autres. Les axes des arbres 15, c'est-à-dire les axes (les rouleaux, croisent l'axe de l'ébauche 10 et forment avec cet aie un angle tel qu'ils ,e déplacent autour (le cette ébauche selon une trajectoire hélicoïdale correspondant de façon générale à l'angle de l'hélice de l'ailette de vant être formée sur l'ébauche.
La construc tion est agencée de manière que les disques ou parties annulaires des rouleaux respectifs sui vent tous exactement le même parcours et coopèrent pour former une ailette hélicoïdale continue à la surface périphérique de l'ébau che, (le la manière qui sera décrite plus loin en détail. En pratique, les arbres 15 sont sup portés par des bras oscillants respectifs 16 permettant de déplacer les rouleaux dans la direction de l'axe de l'ébauche et dans la di rection opposée. Dans le cas envisagé ici, les arbres sont entraînés et un dispositif moteur approprié (non représenté) est. relié dans ce but aux arbres oscillants.
Le nombre de disques que comprend cha que rouleau peut varier considérablement. Ce pendant, pour fixer les idées, chaque rouleau représenté comprend sept disques désignés à la fig. 2 par les numéros 17 à 23. Les côtés opposés des parties périphériques des disques sont profilés de la manière qui sera décrite plus complètement plus loin, pour former des espaces ou des rainures 24 entre les disques adjacents. Ces parties périphériques augmen tent aussi progressivement et légèrement de largeur, à partir du premier disque 17 jus qu'au dernier disque 23, par exemple de 0,1 mm, d'où il résulte que les largeurs des rainures 24 entre les disques diminuent de manière correspondante.
Ces dimensions va rient évidemment beaucoup selon le type de tube à ailette qu'on désire former.
Après qu'une ébauche tubulaire 10 a été placée sur le mandrin 9, les arbres 15 avec. leurs rouleaux sont déplacés vers l'intérieur, vers la périphérie (le l'ébauche, et sont. blo- qués dans leurs positions intérieures extrêmes, représentées à la fig. 1, à l'aide de moyens appropriés non représentés. Du fait. de la relation angulaire entre les axes des rouleaux 12, 13, 14 et l'axe du tube 10, les disques des rouleaux pénètrent progressivement dans la surface de l'ébauche.
Par suite du contact de friction entre les disques rotatifs et la surface de l'ébauche, cette dernière tourne et avance axialement, ce qui fait que les rouleaux sui vent une trajectoire hélicoïdale autour de l'axe de l'ébauche. Il a été dit plus haut que les rouleaux sont disposés de manière à suivre tous le même parcours et la pratique actuelle a montré que cette caractéristique de l'appa reil est rendue plus facile à obtenir si l'on augmente graduellement le diamètre des dis ques de chaque rouleau, à partir du premier disque 17 jusqu'au dernier disque 23.
La dif férence entre les diamètres des deux ou trois premiers disques de chaque rouleau est de préférence un peu plus grande que la diffé rence existant entre les diamètres des disques restants, afin de faciliter la pénétration des premiers disques dans la surface de l'ébau- ehe 10.
Dans tous les cas, la construction est telle que les disques des rouleaux exercent une pression dans une direction générale radiale vers l'intérieur sur des portions périphériques de l'ébauche disposées sur une même hélice et espacées axialement, et abaissent suffisam ment. la matière dont l'ébauche est formée contre le mandrin 9 pour déplacer cette ma tière d'abord axialement, puis radialement vers l'extérieur dans les rainures 24 entre les dis ques adjacents des rouleaux.
Bien que la forme de l'ailette 11 soit déterminée de façon générale par le profil radial des surfaces 26 formant les côtés opposés des rainures 24, la section axiale de l'ailette ne se conforme néan moins pas exactement à la section transversale des rainures 24, comme le montrent bien les espaces vides 25 représentés à la fig. 3. La section radiale de l'ailette représentée et dont l'épaisseur décroît vers la périphérie est dé terminée par les espaces axiaux ménagés entre les parties périphériques respectives des dis- ques successifs, la partie périphérique de l'ai lette étant extrudée à travers un espace axial plus étroit que celui à travers lequel la partie adjacente de cette ailette est extrudée, et ainsi de suite.
Les surfaces latérales 26 n'ont pas un pro fil radial rectiligne à partir de la base jusqu'à la périphérie de l'ailette, comme c'était le cas dans la pratique antérieure, mais au contraire un profil sensiblement circulaire. En d'autres termes, ces surfaces sont. profilées par meu lage ou de toute autre façon, de manière que les disques pénètrent en roulant dans l'espace hélicoïdal formé entre les spires adjacentes de l'ailette et ressortent de cet espace sans sou mettre celle-ci à un effort de flexion dans la direction de l'axe du tube et sans agir sur la matière de manière que cette dernière de vienne fragile ou soit autrement affectée. Il y a évidemment un contact entre les disques de façonnage et la matière formant l'ailette 11.
Les fig. 4 et 5 montrent un disque de façon nage typique en prise avec l'ailette, et il faut noter que la surface sphéroïdale 26 d'un côté du disque touche l'ailette en 27, au-dessus de l'axe de l'ébauche 10, et que la surface sphé- roïdale du côté opposé du disque touche l'ai lette en 28, au-dessous de l'axe de l'ébauche.
Ainsi, quel que soit le diamètre de l'ailette à former, les rouleaux ne produisent pas de durcissement excessif de la matière refoulée pendant le façonnage de l'ailette, mais servent simplement, en fait, à guider la matière re foulée vers l'extérieur, jusque dans les rai nures 24. En conséquence, un tube à ailette dont l'ailette présente une hauteur radiale suffisante pour qu'il en résulte un rapport. des aires extérieures aux aires intérieures de 10 à 1 ou davantage peut facilement être obtenu, sans danger de durcir d'une manière néfaste le métal formant l'ailette. Une des causes principales de la production de fissures ou de soufflures dans le tube pendant son emploi est ainsi éliminée.
Il faut encore attirer l'attention sur le fait que bien que les espaces ou rainures 24 dimi nuent progressivement de largeur à partir de la première rainure ménagée entre les disques adjacents 17 et 18 jusqu'à la dernière rai nure ménagée entre les disques adjacents 22 et 23, il ne se produit néanmoins pas de com pression axiale néfaste de la matière déplacée. Ainsi, la densité de la matière formant l'ai lette ne dépasse que de très peu la. densité normale de la matière de l'ébauche, avant la formation de l'ailette.