Procédé et dispositif pour le cintrage d'un tube Le présent brevet comprend un procédé pour le cintrage d'un tube métallique, en acier notamment, par déformation du tube préalablement chauffé, sur un galet de cintrage.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on soumet de façon continue la partie intrados du tube sur une largeur réduite à un chauffage intense avant son passage sur le galet de cintrage, et immédiatement après le cintrage, sur le galet, on refroidit la partie cintrée à une température à laquelle le métal est redevenu rigide.
Par ce procédé, selon l'invention, le chauffage est strictement limité à la zone nécessaire pour rendre le métal apte à la déformation de cintrage et le refroidissement immédiat après cintrage redonne au métal la rigidité nécessaire pour le cintrage de la partie suivante en cours de cintrage.
Le brevet comprend aussi un dispositif pour la mise en #uvre du procédé susindiqué, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte, au moins un galet de cintrage, une rampe de chauffage réglable de l'intrados du tube avant le passage de celui-ci sur le galet de cintrage, et une rampe de refroidisse ment dudit tube après passage sur ledit galet.
Les dessins annexés représentent deux formes d'exécution de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe schématique du dispositif de cintrage du tube de la première forme d'exécution par poussée du tube sur le galet de cintrage.
La fig. 2 est une vue de détail à plus grande échelle, montrant les rampes de chauffage et de refroidissement.
La fig. 3 est une autre vue de détail du dispo sitif représenté.
La fig. 4 représente en coupe schématique la deuxième forme de réalisation par traction du tube. La fig. 5 est à plus grande échelle une coupe prise environ par V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une vue partielle à plus grande échelle du profil du galet de la fig. 4.
Dans le mode de réalisation représenté fig. 1 à 3, le tube droit à cintrer a est poussé par un train de galet b, agissant à la manière connue pour faire progresser le tube dans le sens de la flèche A.
Le tube ainsi poussé contre un galet, dit de cintrage c, présentant de larges joues d, est monté de manière à pouvoir coulisser sur la table de travail dans deux sens perpendiculaires (flèche B et flèche C), pour occuper toute position convenable, dans laquelle il est immobilisé pendant le travail.
Dans cette posi tion, le fond de la gorge du galet c s'applique contre la paroi externe du tube a et exerce sur cette der nière une pression qui provoque l'inflexion, et le cintrage, du tube. C'est en réglant la position du galet c sur la table de travail que l'on modifie plus ou moins le rayon de. cintrage du tube. S'il est néces saire, un second galet e, monté également de manière à pouvoir coulisser dans deux directions perpendicu laires sur la table de travail, est disposé après le galet c pour compléter l'action du cintrage et réduire au besoin davantage le rayon de courbure du cintre.
Entre les deux galets c et e, il est prévu une sur face de guidage x, de forme-incurvée, comme on le voit sur la fig. 1, et quia pour effet de contribuer à amener le tube cintré, quittant la gorge du galet c, dans le fond de la gorge du second galet e.
Dans cette disposition, les galets de cintrage c et e agissent, comme on le voit, sur la région du tube qui sera l'extrados du cintre final.
La région de l'intrados est libre, et, dans cette région, est disposée une rampe de chauffage f, consti tuée comme une sorte de cuillère (fig. 2 et 3) s'adap tant à la forme circulaire -du tube,. portant par exemple des becs oxyacétyléniques dont la direction de jet est, de préférence, dirigée dans le sens inverse de la progression A du tube a.
La rampe f peut être articulée en fi, par exemple sur l'écran h, de ma nière à pouvoir basculer et s'écarter plus ou moins du tube a (fig. 1) pour que le chauffage le plus intense ait lieu seulement dans la région D de la fig. 1 où se produira l'inflexion du tube et qui inté resse une section ou zone, relativement étroite du tube a.
Cette zone est orientée suivant une section droite du tube intéressant environ 901, du périmètre du tube (comme on le voit fig. 3) mais on peut pré voir qu'elle entoure le tube sur 18011, et même plus, quand le tube est épais. D'une manière générale, le rapport de l'épaisseur du tube a à la largeur de la zone D ainsi chauffée au maximum, est choisi de manière qu'aucun flambage, même du premier degré, ne puisse prendre naissance.
Seul un renforcement de l'épaisseur du tube a est possible en cet endroit sous l'effet de la pression exercée par le tube poussé par les galets b contre le fond du galet c, pression qui provoque l'inflexion dudit tube et, par consé quent, sa surépaisseur dans la région interne du cintre en D.
La rampe de chauffage f est suivie d'une rampe de refroidissement g. Entre les deux rampes f et g, il est prévu un écran h, en matière réfractaire, ou en métal susceptible de résister à de hautes tempéra tures. Dans le mode de réalisation représenté fig. 1, un évidement ou canal hl (fig. 2) est prévu dans l'écran h, et sert à alimenter en fluide de refroidisse ment les becs i, fig. 2, qui projettent, dans la région de l'intrados du tube a, du fluide refroidisseur,
immé diatement après la zone D qui vient d'être chauffée et infléchie. La rampe de refroidissement hl intéresse de préférence un secteur du tube a supérieur à celui qui intéresse la rampe de chauffage f (comme on le voit fig. 2, où la rampe Hl déborde de part et d'autre du tube), de manière à refroidir le tube latéralement, de part et d'autre de la région qui a été chauffée.
Le fluide utilisé comme refroidisseur peut être de l'air sous pression, ou de préférence du C02, de l'azote, ou un gaz neutre, le fluide étant s'il y a lieu humi- difié, de manière à constituer une sorte de brouillard qui assure un refroidissement immédiat et efficace du métal.
Les deux rampes de chauffage et de refroidisse ment sont montées de façon à pouvoir être réglées en position par rapport au tube a, pour que la région D de chauffage maximum soit située au point voulu.
A l'intérieur du tube a, est prévu un mandrin j dont la tête arrondie vient s'appliquer sur la surface interne du tube a, au point E de la fig. 1, c'est à-dire à l'endroit où va se produire l'inflexion de la paroi de l'extrados du tube.
Ce mandrin assure la rigidité complète du tube a, entre les galets de pous sée b et le galet de cintrage c. On peut prévoir, à l'intérieur du mandrin. j, des canalisations j1 ame nant des gaz oxyacétyléniques ,i2 à la tête du mandrin afin de chauffer, de l'intérieur du tube, la zone D, et cela concurremment avec la rampe de chauffage f ou à la place de ladite rampe.
De même, à l'inté rieur du mandrin j, on peut prévoir une canalisation amenant le fluide de refroidissement qui sera projeté à l'intérieur du tube, au-delà de la zone D de chauf fage ou même au droit de cette zone pour y créer une croûte mince, mais froide, qui améliore le tra vail de renforcement du métal, en évitant toute possi bilité de pli interne. De la sorte, on peut refroidir le tube concurremment avec la rampe de refroidisse ment g, ou même à la place de ladite rampe.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant Le tube par exemple en acier a, engagé entre les galets pousseurs b, et dans lequel est introduit le mandrin j, vient buter contre le fond de la gorge du galet c. Les becs de la rampe font chauffé le tube, le portant dans la région D à la température maxima, qui peut être de 12000 C. Le tube s'inflé chit, et aussitôt passé l'écran h, les rampes de refroi dissement ramènent à 6000 ou 7000 C environ la région antérieurement chauffée. Cette température doit redonner au métal du tube sa rigidité, tout en le laissant au-dessus du point de transformation de l'acier s'il s'agit d'aciers spéciaux.
Une surépaisseur du métal s'est produite dans la région D, de l'intra dos du cintre, au moment de l'inflexion du tube, cependant que la section du passage interne du tube, dans la région cintrée, a pu augmenter, du fait que rien ne s'oppose dans l'intrados du cintre à un dépla cement de paroi du tube qui peut augmenter ladite section.
Les joues latérales importantes du galet c, et éventuellement e, en maintenant le tube a latérale ment, contribuent, au moment du cintrage, à chasser le métal de l'intrados du tube vers l'axe du cintre (bas de la fig. 1) avec ce résultat que l'augmentation d'épaisseur de la paroi du tube dans l'intrados est réduite, tandis que la section interne de passage dans le tube est augmentée.
Après passage du tube dans la zone de refroidis sement le tube peut être éventuellement réchauffé pour recuire le métal.
Dans la deuxième forme de réalisation, représen tée sur les fig. 4 à 6, le tube a est cintré par traction et enroulement sur un galet de cintrage l disposé dans la région qui devient l'intrados du cintre.
Le tube<I>a</I> est guidé par une fermeture<I>k,</I> fixée à la table de travail, et qui pourrait être remplacée par des galets d'appui. Il est accroché par un doigt n sur le galet l et la rotation du galet dans le sens de la flèche F produit, par enroulement dans la gorge du galet, le cintrage du tube. Ce galet t représente, comme on le voit fig. 5, des joues profondes qui entourent complètement le tube a, et, de plus, il est évidé dans sa partie centrale en M, fig. 5, laissant néanmoins des épaulements arrondis 1i, de part et d'autre sous le tube a.
Sur ces épaulements le tube prend appui pendant le cintrage. L'évidement M permet au métal du tube de se déplacer pendant le cintrage vers l'axe m du galet de cintrage, ce qui augmente par suite la sec tion interne de passage dans le cintre final.
De plus, dans l'évidement M sont logées la rampe de chauffage f, et la rampe de refroidissement g, séparées par l'écran h, comme on le voit fig. 4, de manière que le chauffage maximum de la région du tube qui va être soumise à l'inflexion et au cintrage ait lieu au point D, fig. 4, endroit où le tube com mence à prendre son rayon de cintrage sur la gorge du galet.
Ce point D reste fixe pendant toute la rotation du galet et, par conséquent, les rampes f, g peuvent être montées à poste fixe, à l'intérieur du galet de cintrage. Il est toutefois prévu que la rampe de chauffage et, éventuellement, la lampe de refroidis sement, peuvent être plus ou moins écartées de la paroi du tube a pour permettre le réglage des tem pératures.
Dans une variante on pourrait également prévoir, à l'intérieur du tube a, un mandrin qui servirait à chauffer et/ou refroidir le tube à partir de son intérieur.
Le procédé et les dispositifs de cintrage, qui viennent d'être décrits, permettent de cintrer un tube sur un rayon de cintrage très court, pouvant être inférieur au diamètre du tube, c'est-à-dire que, pour un cintre à 18011, la distance qui séparera les deux branches rectilignes du tube.
Les possibilités de chauffage et de refroidisse ment permettent de réaliser des gradients de tempé rature grâce auxquels on peut effectuer le cintrage de tubes à paroi mince.
Method and device for bending a tube The present patent comprises a process for bending a metal tube, in particular steel, by deformation of the previously heated tube, on a bending roller.
This process is characterized in that the intrados part of the tube is subjected continuously over a reduced width to intense heating before it passes over the bending roller, and immediately after the bending, on the roller, the part is cooled. bent at a temperature at which the metal becomes rigid again.
By this method, according to the invention, the heating is strictly limited to the area necessary to make the metal suitable for bending deformation and the immediate cooling after bending gives the metal the rigidity necessary for the bending of the next part during bending. bending.
The patent also includes a device for implementing the above-mentioned process, this device being characterized in that it comprises, at least one bending roller, an adjustable heating ramp of the lower surface of the tube before the passage of the tube. here on the bending roller, and a cooling ramp ment of said tube after passing over said roller.
The accompanying drawings represent two embodiments of the invention.
Fig. 1 is a schematic sectional view of the device for bending the tube of the first embodiment by pushing the tube on the bending roller.
Fig. 2 is a detail view on a larger scale, showing the heating and cooling ramps.
Fig. 3 is another detail view of the device shown.
Fig. 4 shows in schematic section the second embodiment by pulling the tube. Fig. 5 is on a larger scale a section taken approximately by V-V of FIG. 4.
Fig. 6 is a partial view on a larger scale of the profile of the roller of FIG. 4.
In the embodiment shown in FIG. 1 to 3, the straight tube to be bent a is pushed by a roller train b, acting in the known manner to advance the tube in the direction of arrow A.
The tube thus pushed against a roller, said bending c, having wide cheeks d, is mounted so as to be able to slide on the work table in two perpendicular directions (arrow B and arrow C), to occupy any suitable position, in which it is immobilized during work.
In this position, the bottom of the groove of the roller c is applied against the outer wall of the tube a and exerts a pressure on the latter which causes the inflection, and the bending, of the tube. It is by adjusting the position of the roller c on the work table that the radius of is modified more or less. tube bending. If necessary, a second roller e, also mounted so that it can slide in two perpendicular directions on the work table, is placed after the roller c to complete the action of the bending and reduce the radius further if necessary. curvature of the hanger.
Between the two rollers c and e, there is provided a guide surface x, of curved shape, as can be seen in FIG. 1, and which has the effect of helping to bring the bent tube, leaving the groove of the roller c, into the bottom of the groove of the second roller e.
In this arrangement, the bending rollers c and e act, as can be seen, on the region of the tube which will be the upper surface of the final bend.
The intrados region is free, and, in this region, is arranged a heating ramp f, constituted like a kind of spoon (fig. 2 and 3) adapting to the circular shape of the tube. for example carrying oxyacetylene nozzles, the jet direction of which is preferably directed in the opposite direction to the progression A of the tube a.
The ramp f can be articulated in fi, for example on the screen h, so as to be able to tilt and move away more or less from the tube a (fig. 1) so that the most intense heating takes place only in the region D of FIG. 1 where the inflection of the tube will occur and which concerns a relatively narrow section or zone of the tube a.
This zone is oriented along a straight section of the tube interesting about 901, from the perimeter of the tube (as seen in fig. 3) but we can see that it surrounds the tube on 18011, and even more, when the tube is thick . In general, the ratio of the thickness of the tube a to the width of the zone D thus heated to the maximum is chosen so that no buckling, even of the first degree, can occur.
Only a reinforcement of the thickness of the tube a is possible at this location under the effect of the pressure exerted by the tube pushed by the rollers b against the bottom of the roller c, pressure which causes the inflection of said tube and, consequently quent, its extra thickness in the inner region of the D-shaped hanger.
The heating ramp f is followed by a cooling ramp g. Between the two ramps f and g, there is provided a screen h, made of refractory material or of metal capable of withstanding high temperatures. In the embodiment shown in FIG. 1, a recess or channel h1 (fig. 2) is provided in the screen h, and is used to supply cooling fluid to the spouts i, fig. 2, which project, in the region of the lower surface of tube a, cooling fluid,
immediately after zone D which has just been heated and flexed. The cooling ramp hl preferably concerns a sector of the tube a greater than that which concerns the heating ramp f (as can be seen in FIG. 2, where the ramp Hl overflows on either side of the tube), so as to cool the tube laterally, on either side of the region that has been heated.
The fluid used as cooler can be pressurized air, or preferably CO2, nitrogen, or an inert gas, the fluid being if necessary humidified, so as to constitute a kind of fog which ensures immediate and efficient cooling of the metal.
The two heating and cooling ramps are mounted so that they can be adjusted in position with respect to the tube a, so that the maximum heating region D is located at the desired point.
Inside the tube a, there is provided a mandrel j whose rounded head comes to rest on the internal surface of the tube a, at point E in FIG. 1, that is to say at the place where the inflection of the wall of the upper surface of the tube will occur.
This mandrel ensures the complete rigidity of the tube a, between the thrust rollers b and the bending roll c. One can provide, inside the mandrel. j, pipes j1 supplying oxyacetylene gases, i2 at the head of the mandrel in order to heat, from the inside of the tube, the zone D, and this concurrently with the heating ramp f or instead of said ramp.
Likewise, inside the mandrel j, a pipe can be provided for bringing the cooling fluid which will be projected inside the tube, beyond the heating zone D or even to the right of this zone for create a thin, but cold crust in it, which improves the work of strengthening the metal, avoiding any possibility of internal folds. In this way, the tube can be cooled concurrently with the cooling ramp g, or even instead of said ramp.
The operation of the device is as follows. The tube, for example made of steel a, engaged between the push rollers b, and into which the mandrel j is inserted, abuts against the bottom of the groove of the roller c. The nozzles of the ramp heat the tube, bringing it in region D to the maximum temperature, which can be 12000 C. The tube inflates, and as soon as the screen h is passed, the cooling ramps bring it back to 6000 or 7000 C approximately the previously heated region. This temperature must restore the metal of the tube to its rigidity, while leaving it above the point of transformation of the steel in the case of special steels.
An extra thickness of the metal occurred in the region D, of the inside back of the hanger, at the time of the bending of the tube, while the section of the internal passage of the tube, in the bent region, could increase, from the so that nothing is opposed in the lower surface of the hanger to a displacement of the wall of the tube which can increase said section.
The large lateral cheeks of the roller c, and possibly e, while maintaining the tube a laterally, contribute, at the time of bending, to driving the metal from the underside of the tube towards the axis of the bend (bottom of fig. 1 ) with this result that the increase in thickness of the tube wall in the lower surface is reduced, while the internal passage section in the tube is increased.
After passing the tube through the cooling zone, the tube can optionally be reheated in order to anneal the metal.
In the second embodiment, shown in FIGS. 4 to 6, the tube a is bent by pulling and winding on a bending roller l disposed in the region which becomes the lower surface of the hanger.
The tube <I> a </I> is guided by a closure <I> k, </I> fixed to the working table, and which could be replaced by support rollers. It is hooked by a finger n on the roller 1 and the rotation of the roller in the direction of the arrow F produces, by winding in the groove of the roller, the bending of the tube. This pebble t represents, as seen in fig. 5, deep cheeks which completely surround the tube a, and, moreover, it is hollowed out in its central part in M, fig. 5, nevertheless leaving rounded shoulders 1i, on either side under the tube a.
On these shoulders the tube is supported during the bending. The recess M allows the metal of the tube to move during the bending towards the axis m of the bending roller, which consequently increases the internal section of passage in the final bend.
In addition, in the recess M are housed the heating ramp f, and the cooling ramp g, separated by the screen h, as seen in fig. 4, so that the maximum heating of the region of the tube which will be subjected to bending and bending takes place at point D, fig. 4, place where the tube begins to take its bending radius on the groove of the roller.
This point D remains fixed throughout the rotation of the roller and, consequently, the ramps f, g can be mounted in a fixed position, inside the bending roller. However, provision is made for the heating ramp and, possibly, the cooling lamp, to be more or less separated from the wall of the tube a to allow the temperatures to be adjusted.
In a variant, one could also provide, inside the tube a, a mandrel which would serve to heat and / or cool the tube from its interior.
The bending method and devices, which have just been described, make it possible to bend a tube over a very short bending radius, which may be smaller than the diameter of the tube, that is to say that, for a 18011 bend , the distance that will separate the two rectilinear branches of the tube.
The possibilities of heating and cooling allow temperature gradients to be achieved by which thin-walled tubes can be bent.