Procédé de conformation de l'extrémité d'une pièce métallique tubulaire, appareil pour la mise en aeuvre du procédé et pièce tubulaire obtenue par ce procédé La présente invention comprend un procédé de conformation de l'extrémité d'une pièce métallique tubulaire.
Lorsqu'une pièce, par exemple un tronçon de tube en acier, est soumise à un coup frappé sur son extrémité, le métal de la paroi du tube a tendance à se déplacer vers l'intérieur. Qu'il se produise ou non un refoulement, cela dépend de différents. fac teurs tels que la force avec laquelle le coup est appli qué, l'épaisseur de la paroi du tube, etc., mais en général il se produit un refoulement. Ce refoulement se manifeste par un élargissement ou un bourrelet dans la paroi du tube, qui modifie le diamètre exté rieur uniforme de la pièce et change la longueur totale de celle-ci du fait du métal déplacé dans le refoulement.
En conséquence, ce refoulement ne peut être accepté lorsqu'il est bon ou nécessaire de main tenir entre des limites étroites le diamètre extérieur ou la longueur totale de la pièce, par exemple dans le cas d'une tige tubulaire avec extrémités semi- sphériques servant à actionner des soupapes de mo teur, et couramment dénommée poussoir.
Le procédé que comprend l'invention vise à remédier à cet inconvénient et est caractérisé en ce qu'on conforme la partie d'extrémité en lui donnant une forme dont la section transversale est inférieure à celle de la paroi tubulaire normale, on met la pièce dans une ouverture de matriçage, en plaçant une partie de cette extrémité conformée dans cette ouver ture, on frappe sur le bout de la pièce en lui donnant un coup dirigé suivant l'axe de la pièce pour la con former davantage, le refoulement vers l'extérieur du métal de la partie conformée,
qui se trouve à l'inté- rieur de l'ouverture de la matrice, étant limité par celle-ci.
L'invention comprend en outre un appareil pour la mise en #uvre de ce procédé, et une pièce tubu laire obtenue par le procédé.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'invention.
La fig. 1 est une vue, en partie en élévation de côté et en coupe de ladite forme d'exécution de l'ap pareil.
La fig. 2 est une vue en plan représentant un dispositif de serrage en position ouverte.
La fig. 3 représente l'extrémité d'une pièce avant qu'on ait agi sur elle.
La fig. 4 est une vue partielle analogue à la fig. 1, représentant la disposition permettant de confor mer les, deux extrémités des pièces.
La fig. 5 représente une variante de l'appareil. La fig. 6 est une vue analogue à la fig. 1, repré sentant une variante servant à conformer simultané ment les deux extrémités des pièces.
La fig. 7 est une vue représentant la pièce dans une position x et représentant celle-ci à la fois avant et après la conformation effectuée en position x.
La fig. 8 est une vue analogue à la fig. 7, repré sentant la pièce en position y, à la fois avant et après la conformation effectuée dans la position y.
La fig. 9 est une vue analogue à la fig. 8, repré sentant la pièce en position z et représentant celle-ci à la fois avant et après la transformation effectuée en position z.
La fig. 10 est une vue représentant le produit fini sous forme d'un poussoir. La forme d'exécution de l'appareil représenté en fig. 1 et 2 sert à la fabrication d'un poussoir à partir d'une pièce tubulaire w, telle que représentée sur la fig. 3, qui est exactement coupée en longueur avec ses extrémités ébarbées. Cette pièce peut être un tube soudé bord à bord obtenu à partir d'une bande de métal tel que de l'acier, mise sous forme tubulaire avec ses bords se touchant et soudés l'un à l'autre.
L'appareil représenté sur les. fig. 1 et 2 comprend un dispositif de serrage 1 comportant des parties séparées. 2 et 3 dans lesquelles sont ménagées des rainures concordantes servant à recevoir la pièce. La partie 2 peut être relativement fixe tandis que la partie complémentaire 3 est mobile. La fig. 2 repré sente ces parties séparées. Ces deux parties de ser rage, qui jouent également le rôle de matrice ainsi qu'on le verra plus loin, présentent des rainures. ser vant à recevoir trois pièces.
Comme on le voit sur la fig. 1, l'appareil pré sente une butée 5 à trois faces contre lesquelles vien nent porter les pièces. Ces faces sont dans des plans différents, celle pour la première opération effectuée sur la pièce est représentée en 6, la face pour la deuxième opération en 7 et celle pour la troisième en 8.
Un système de conformation mobile, fait comme représenté sur la fig. 1, comporte trois outils de con formation que l'on peut appeler des poinçons , mais qui en réalité jouent le rôle de matrices. Un support 10 comporte un premier outil ou instrument 11 qui coulisse dans un manchon 12 et qui est sou tenu à l'arrière par un ressort 13 monté dans un support 14. Cet outil présente une cavité 16 de forme conique comme représenté.
Un deuxième outil 20 coulisse de façon analogue dans un manchon 21 et il est supporté par un ressort 22 maintenu par un guidage 23. Cet outil comporte également une cavité 24 dont la paroi 25 peut avoir un angle plus pro noncé que la cavité 16, et en fait la cavité 24 peut avoir une forme telle que ses parois internes. fassent des angles différents suivant une portion 25 et une autre portion 26.
Un troisième outil 30 comporte une cavité 31 semi-sphérique. Cet outil coulisse dans un manchon 32 soutenu à l'arrière par un ressort 33 porté par un support 34. L'outil 30 comporte une tige de guidage 35 faisant saillie dans la cavité 31 et portée par une pièce 36 contre laquelle agit le ressort 33.
Pour la commodité, lorsqu'on fait les différents outils, ils peuvent tous avoir une forme analogue et les outils 11 et 20 peuvent être munis de pièces insérées en 37 et 38, bien que ces outils 11 et 20 ne comportent pas de tige de guidage.
Les pièces progressent dans la machine et dans la première position x une pièce s'appuie sur la sur face 6 ; elle vient ensuite dans la deuxième position y où elle porte sur la surface 7, puis en troisième posi tion z où elle porte sur la surface 8.
Il y a donc trois pièces sur lesquelles on agit en même temps et, entre les opérations, les pièces de serrage tournent, comme représenté sur la fig. 2, et des dispositifs d'avance ou de transfert avec doigts d'avance 40 font passer les pièces d'une position à la suivante tandis qu'une pièce nouvelle se place en position x et que la pièce qui se trouve en troisième position z est enlevée. Ce dispositif de transfert ou d'avance est connu dans les opérations de poinçonnage et de matriçage.
Les outils de conformation montés dans le sup port 10 avancent par déplacement de ce support; le premier outil 11 frappe la pièce dans la position x et conforme son extrémité en la refoulant intérieure ment pour lui donner une forme tronconique comme on le voit en a. Dans cette opération, l'outil recule en faisant céder le ressort 13 et il vient s'appuyer contre le manchon 12, ce qui donne le choc en direc tion de l'axe sur le tube pour conformer son extré mité.
Les organes de serrage dans le dispositif de la fig. 1 serrant suffisamment les pièces pour résister à la plus grande partie des forces axiales, de sorte que les parties des pièces découvertes entre les élé ments de serrage et la butée 5 ne sont pas soumises à une compression susceptible de les incurver.
La pièce ainsi conformée est alors amenée dans la deuxième position y, ceci se faisant lorsque la pièce de serrage est ouverte et que le support 10 a reculé. Lors de la course suivante, l'outil 20 façonne l'extrémité de la pièce comme représenté en b, la forme étant sensiblement la même que celle de la cavité 24. Lorsque l'outil de conformation avance, la pièce est poussée contre la surface 7 et le ressort 22 cède de sorte que la pièce est mise en position en étant serrée fortement entre les organes de ser rage.
Il en est de même lorsque les pièces sont dans les positions x et z. Lorsque le deuxième outil vient frapper la pièce, les forces exercées tendent à refou ler le métal du tube vers l'extérieur, de sorte que le métal tend à venir se placer sensiblement suivant la ligne de rencontre de la paroi normale du tube et de l'extrémité oblique formée à l'endroit c (fig. 8). En d'autres termes, le. métal a tendance à être refoulé à la base du tronc de cône.
Cette tendance augmente du fait que le métal qui est le plus voisin, du sommet du tronc de cône a été davantage travaillé à froid que le métal de la base. Toutefois, au voisinage du point c, le métal est maintenant confiné à l'intérieur des pièces de serrage et il y a un léger jeu d autour de la base du tronc de cône. En conséquence, lorsque ce métal est refoulé, il ne peut le faire que dans la mesure délimitée par les parois en d. On voit par suite que les pièces de serrage jouent le rôle de matrices.
Le support recule alors, les pièces de serrage 2 et 3 s'ouvrent et la pièce vient dans la position z (fig. 9). Ici encore, la pièce est poussée contre la surface 8 en laissant le jeu de matriçage e, de sorte que lors que l'outil 30 conforme l'extrémité de la pièce pour lui donner une forme semi-sphérique, le métal qui se trouve au voisinage de la zone f se dilate ou se déforme uniquement dans la mesure permise par les éléments de serrage.
De cette façon, le bout de la pièce peut prendre une forme semi-sphérique dont le diamètre extérieur est maintenu entre des toléran ces nécessairement étroites, et en conservant la lon gueur totale. La tige 35 pénètre dans le tube et délimite une ouverture disposée au centre de la tête semi-sphérique.
Les extrémités opposées de pièce peuvent être conformées de la même façon par un appareil ana logue à celui que l'on vient de décrire et représenté sur la fig. 4. On a utilisé les mêmes numéros de réfé, rence pour désigner les mêmes pièces avec la seule différence que dans, ce cas les surfaces<I>6a, 7a</I> et 8a sont creusées en 41 pour recevoir les extrémités conformées.
Dans la variante de la fig. 5, la butée 45 com porte une face d'arrêt 46 ne comportant qu'un seul plan, mais la pièce de serrage 2a comporte des faces 47, 48 et 49 qui sont disposées dans trois plans parallèles différents. Les. outils de conformation peu vent reculer à trois niveaux différents. Ainsi, au lieu de déplacer les pièces par rapport aux organes de serrage, les faces de ceux-ci varient ainsi que la posi tion des outils l la, 20a et 30a.
Les pièces représentées sur la fig. 5 sont par ail leurs les mêmes et elles portent les mêmes numéros de référence.
Dans la variante de l'appareil représenté sur 1a fig. 6, les deux extrémités des pièces peuvent être conformées simultanément. Dans cet appareil, la structure de serrage 50 reçoit les pièces en laissant découvertes leurs extrémités et les faces de cette structure sont disposées dans trois plans 51, 52 et 53 d'un côté et 54, 55 et 56 de l'autre.
Les outils de conformation de chaque côté peuvent être identi ques les uns aux autres et ils sont portés par des organes mobiles 60, les outils de conformation pour la première opération étant représentés en 61, ceux pour la seconde opération en 62 et ceux pour la troi sième en 63.
Dans ce type d'appareil, la structure de serrage 50 serre les pièces suffisamment pour les empêcher de s'incurver étant donné que les outils de conformation réagissent l'un sur l'autre. Etant donné que la position des pièces ne change pas en direction de l'axe, les différents outils de conforma tion sont décalés les uns par rapport aux autres à des niveaux différents, comme représenté. En ce cas, les outils de conformation sont montés rigidement sur leur support 60 car il n'est pas besoin de ressort.
On remarquera qu'en conformant l'extrémité d'un poussoir de cette façon qui constitue une sorte d'opération de matriçage, le métal de l'extrémité for mée est renforcé. Ceci résulte de l'examen des fig. 7, 8 et 9. Dans la première opération (fig. 7), il y a un épaississement à peine appréciable du métal. Dans, la deuxième (fig. 8), l'extrémité complètement for mée a une paroi sensiblement plus épaisse, et dans la troisième opération (fig. 9) la paroi a une paroi notablement épaissie.
Ce métal épaissi se raccorde à la paroi tubulaire auprès de la jonction de la paroi normale du tube avec le bout arrondi, ce qui ren force l'extrémité. On comprend qu'en fonctionne ment, les coups appliqués sur le poussoir agissent sur et par l'intermédiaire des extrémités de celui-ci, puisque chaque extrémité d'un poussoir fonctionne dans un alvéole.
De plus, la paroi d'extrémité plus épaisse augmente la résistance à l'usure à l'endroit où les bouts arrondis pénètrent dans des alvéoles, tant dans le dispositif de commande que dans celui qui est actionné, tels que la came et le basculeur.
On a représenté en w (fig. 10) un poussoir ter miné pour soupape de moteur. En service, les extré- mités arrondies se logent dans des alvéoles d'un mécanisme opératoire et le poussoir transmet la poussée.
On voit que le poussoir peut être formé rapidement et facilement en lui donnant des têtes semi-sphériques destinées à fonctionner dans des alvéoles et que le diamètre extérieur et la longueur totale restent dans les limites de tolérances étroites nécessaires dans les pièces de ce genre. Avant de l'utiliser, il peut être bon ou nécessaire de tremper le métal, en particulier les extrémités reçues dans, les alvéoles. Le poussoir creux présentant des trous à ses extrémités peut servir à transmettre de l'huile de graissage lorsqu'il est en service.
Bien que l'on ait décrit le procédé dans le cas de la fabrication d'un poussoir tubulaire pour moteur, et en se référant à des moteurs à combustion interne, on peut l'appliquer à la conformation de l'extrémité de n'importe quel type de pièces tubulaires pour Wimporte quel usage. De plus, la pièce n'a pas besoin d'être tubulaire sur toute sa longueur et elle peut n'avoir qu'une extré- mité tubulaire.
En outre, le procédé peut servir à conformer les extrémités, de pièces tubulaires suivant d'autres formes. que celles rigoureusement semi-sphé- riques et, en particulier, on peut lui donner d'autres formes généralement arrondies, par exemple parabo liques.