Procédé de fabrication d'un corps creux en acier La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un corps creux en acier, tel que conduites forcées, réservoirs des tinés à supporter des pressions intérieures éle vées, etc., ayant subi par surpressage un écrouissage à froid augmentant la limite élasti que du métal. Les ouvrages ainsi construits sont, dans le langage technique usuel; désignés sous le nom d'ouvrages surpressés (voir com munication de M. G. Ferrand au 4e Congrès international dès fabrications mécaniques Stockholm - 4-10 juin 1952).
Le mode habituel de construction de corps creux surpressés consiste à placer le corps creux dans un moule épousant sa forme exté rieure, mais de dimensions supérieures, et à le soumettre ensuite à une pression intérieure suf fisamment élevée pour que la limite élastique de l'acier soit dépassée et que la paroi se dilate jusqu'à venir en contact avec le moule. De la sorte, la paroi de l'ouvrage subit une défor mation permanente par écrouissage à froid et ses dimensions se trouvent modifiées, en même temps que sa limite élastique est augmentée.
Ce mode de fabrication permet de mieux utiliser le métal des ouvrages ou, à égalité de résistance, de réduire, pour une même résis tance, le poids du métal mis en, oeuvre. De nombreux ouvrages réalisés depuis plusieurs années ont confirmé l'intérêt du procédé de surpressage . Dans les procédés antérieurs, le moule dans lequel on opère la dilatation du corps creux surpressé possède intérieurement une forme exactement conforme à celle de l'ou vrage surpressé. Ce moule est établi en plu sieurs pièces assemblées et démontables, mais l'ensemble des pièces constituant le moule en veloppe complètement la totalité de l'ouvrage.
Il a été trouvé qu'il n'était pas indispensa ble de prévoir le moule continu enveloppant totalement le corps creux à surpresser et qu'il était possible d'obtenir des résultats équiva lents en opérant selon la présente invention.
Celle-ci est caractérisée en ce qu'on utilise comme moule de surpressage des éléments sé parés et distincts, espacés sur la longueur du corps creux.
L'expérience révèle -que l'espacement mé nagé entre les éléments séparés et distincts, formant moule discontinu, ne nuit pas à l'ef fet de surpressage et que celui-ci est aussi régulier qu'avec un moule à surface envelop pante continue. En raison de la rigidité du métal, l'effet d'expansion est transmis à la paroi du corps creux soumis au traitement dans les intervalles où il n'est pas soutenu par le moule, et cette transmission ne se traduit pas non plus par des déformations de la pa roi, sous forme de hernies ou de sinuosités entre les éléments espacés formant moule.
Les éléments espacés peuvent être des an- neaüx en deux ou plusieurs pièces qui sont enfilées sur le corps creux à intervalles conve nables. De préférence,- ils sont constitués par des anneaux continus d'une seule pièce enfilés en bout sur le corps creux et espacés. - Ën. ce cas,-.il convient, pour permettre le démoulage, d'interposer entre les anneaux et le corps creux des cales amovibles.
La mise en #uvre d'éléments. en deux piè ces, anneaux et cales, de diamètres différents, permet d'assurer le surpressage en deux temps : un premier temps du diamètre de départ jusqu'à celui. de la cale<B>;</B> le second temps, après enlèvement des cales, du diamè tre de celles-ci à celui des anneaux. Cette fa culté d'un travail étagé est intéressante notam ment lorsque le surpressage est prévu pour produire une déformation importante.
Pendant le surpressage selon l'invention, il se produit, en même temps que la dilatation du corps creux dans le sens radial, un raccour cissement dans le sens de la longueur. Pour que ce raccourcissement ne risque pas de com promettre le maintien de la pression appliquée pendant le surpressage, généralement hydrau lique, :on ménage entre les extrémités du corps creux et les plateaux de la presse contre les quels il est fixé à ses deux extrémités, un joint coulissant.
En-outre, on constate que le raccourcisse ment longitudinal est souvent inférieur à l'al longement relatif de la paroi correspondant à la dilatation radiale. Il en résulte une diminu tion de l'épaisseur de la paroi. Cette réduction d'épaisseur, quoique faible, de l'ordre de 1 à 2 /o, est indésirable, car elle se traduit par une réduction de la section utile de la paroi, donc de sa résistance.
Cette réduction d'épaisseur- est évitée en imposant au corps creux au cours du surpres- sage. une compression longitudinale complé mentaire.
Autrement dit, outre la pression d'applica tion des plateaux de. la presse sur les extrémi tés du- corps creux, on assure par un dispositif approprié une pression supérieure qui provo que une compression longitudinale du métal. Cette pression.-- augmente - le -raccourcissement. Elle est déterminée de façon à ce que le rac courcissement axial relatif de la paroi com pense exactement son allongement diamétral relatif ; de la sorte, l'épaisseur reste la même à la fin du snrpressage qu'au début de celui-ci.
La compression longitudinale complémen taire peut être appliquée pendant toute la durée du surpressage ou seulement pendant un temps déterminé à un moment convenablement choisi de l'opération de surpressage.
La mise en oeuvre de la compression com plémentaire peut être assurée par tout moyen approprié. Une façon commode de l'appliquer consiste à aménager le joint glissant ci-dessus indiqué pour qu'il permette un effet complé mentaire réglable.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en aeuvre du procédé objet de l'in vention.
La fig. 1 est une vue perspective illustrant le surpressage aux Méments espacés. Les fig. 2 à 5 sont relatives à l'utilisation d'éléments de moulage en deux pièces, aux phases successives de surpressage.
Dans la -fig. 1., on a représenté en 10 le corps creux à surpresser, supposé ici un élé ment de conduite forcé pour installations hy droélectriques.
Selon la technique antérieure, le surpres- sage du corps 10 s'effectuait en l'insérant dans un moule, par exemple un cylindre extérieur, l'enveloppant complètement de toutes parts et de diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur du corps 10. On admettait à l'inté rieur du corps 10 une pression suffisante pour provoquer l'expansion de la paroi contre le moule.
Selon la mise en aeuvre du procédé, illus trée au dessin, on substitue au moule continu antérieur un ensemble d'éléments espacés 11. Ces éléments sont par exemple des anneaux de diamètre intérieur plus grand que le dia mètre intérieur du corps 10. Ces anneaux peu vent être en deux pièces assemblées par des boulons. 12 et démontables, pour permettre le montage et le démontage sur le corps 10. Ils peuvent aussi être d'une seule pièce et être enfilés sur le corps 10 par une des extrémités de celui-ci.
Pour effectuer le surpressage, le corps 10 garni des anneaux 11 convenablement espacés est monté entre les plateaux 13 et 14 d'une- presse hydraulique (non représentée). Dans le corps 10 ainsi immobilisé, on admet la pres sion hydraulique et, sous l'effet de celle-ci, la paroi du corps 10 se dilate en se déformant jusqu'à ce qu'elle soit butée par contact avec les anneaux 11 dans la partie représentée en pointillé. Le jeu initial ménagé entre les an neaux 11 et le corps 10 détermine le degré d'expansion et d'augmentation de la limite élastique du métal. On supprime ensuite la pression, on écarte les plateaux 13 et 14, on enlève les anneaux 11.
On a ainsi le corps creux 10 surpressé dont on a amélioré les ca ractéristiques du métal, prêt à être utilisé.
Dans une variante de mise en oeuvre (fig. 2 à 5), on utilise comme éléments de moulage des anneaux 11 à l'intérieur desquels sont placées les cales circulaires 15. Au départ, les cales 15 sont placées à l'intérieur des anneaux 11, anneaux et cales entourant le corps 10 et convenablement espacés (fig. 2).
Avec cette disposition on applique la pres sion de façon progressive en plusieurs phases. Dans une première phase, la pression est ap pliquée jusqu'à ce que la paroi extérieure du corps 10 vienne en contact avec la face inté rieure des cales 15 (fig. 3). On supprime la pression et on enlève les cales par coulisse ment latéral. Après surpression des cales, il ne reste plus que les anneaux 11 (fig. 4). On applique à nouveau la pression jusqu'à ce qu'elle ait produit une expansion amenant la paroi extérieure du corps 10 au contact des anneaux 11 (fig. 5). On supprime alors la pression, on enlève les anneaux 11 et on ob tient le corps creux surpressé.
Suivant une variante, on peut laisser les anneaux 11 sur le corps 10 après surpressage final. On peut même pousser la pression de façon à mettre les anneaux 11 en tension élas tique sur le corps 10, ces anneaux jouant alors le rôle de frettes. On obtient ainsi des tuyaux à la fois surpressés et autofrettés analogues à ceux faisant l'objet du brevet suisse No 287299 du 28 avril 1950. En ce cas les-anneaux-fret- tes 11 jouent, comme il est indiqué dans ce brevet, le rôle de moule de surpressage.
Mais il convient d'observer que 1e procédé décrit diffère de celui du brevet suisse No 287299 en ce qu'il a un caractère beau coup plus général et qu'il s'applique aussi bien en surpressage seul qu'en surpressage combiné avec un autofrettage. De plus, comme il est dit ci-dessus et comme il ressort du des sin, le présent procédé s'applique avec des anneaux quelconques sans qu'il soit nécessaire de les-prévoir en métal de caractéristiques spé ciales et de dimensions telles qu'ils puissent jouer le rôle de frettes.
Enfin, il est ici prévu un-étagement des opérations en plusieurs pha ses permettant de donner une déformation plus importante de la paroi du corps creux pendant le surpressage.
Pendant l'opération de surpressage, avec les éléments 11 distincts et espacés, il se pro duit un raccourcissement du corps 10 dans le sens longitudinal. Ce raccourcissement, varia ble en fonction de la longueur initiale et du degré de surpressage appliqué, peut être com pensé en manoeuvrant le plateau mobile 13 ou 14 de la presse, ou, de préférence, au moyen d'un joint glissant interposé au moins entre l'un des plateaux 13 ou 14 et l'extrémité du corps creux.
Le joint glissant peut en outre être amé nagé pour produire une compression complé mentaire du corps creux dans le sens longitu dinal de façon à prévenir une réduction d'épaisseur de la paroi.