Procédé et machine pour la fabrication d'un tuyau cintrable ou flexible
à partir d'un tube lisse par emboutissage d'une onde hélicoïdale
L'invention est relative à un procédé pour la fabrication d'un tuyau cintrable ou flexible à partir d'un tube lisse par emboutissage d'au moins une onde hélicoïdale continue.
On connaît déjà un procédé et un dispositif grâce auquel un tuyau ondulé à spires hélicoïdales est obtenu à partir d'un tube rigide lisse par déformation progressive d'un tube rigide métallique en tuyau cintrable ou flexible à ondes hélicoïdales, à l'aide d'un outillage constitué: - à l'intérieur du tube rigide, par un arbre support ter
miné par une vis à pas progressif dont le filet est
remplacé par une succession de billes destinées à
repousser hélicoidalement le métal vers l'extérieur; - à l'extérieur du tube par une cage, comportant des
galets à écartement progressif, qui viennent embou
tir le métal hélicoïdalement vers l'intérieur entre les
chemins tracés par la vis intérieure;
;
Les deux parties de l'outillage agissent simultanément sur la même région de l'ouvrage par deux sections radiales de directions opposées et elles tournent simultanément et à même vitesse autour du tube d'origine qui, lui, est fixe en rotation.
Les principaux inconvénients en sont: grand porte-à-faux de l'arbre support interne qui
donne naissance à des couples de torsion et entraîne
un réglage très délicat des outillages, pour éviter le
vrillage du tube à l'introduction dans la cage; - faible vitesse de fabrication, en raison des temps
morts dus à la faible longueur de l'ouvrage; - grandes exigences de qualité et de tolérance, notam
ment en ce qui concerne le centrage des tubes d'ori
gine qui doivent être des tubes étirés sans soudure
ou soudés réétirés;
agression du métal par la vis interne; - coût élevé de l'outillage en lui-même.
On connaît aussi un procédé dans lequel la déformation du tube est obtenue par une section extérieure radiale et par une action extérieure en direction sensiblement axiale, cette dernière étant réalisée par une pression que l'on exerce en bout de tube, afin de comprimer les spires obtenues par la première action et en diminuer le pas, mais ce mode opératoire exige l'utilisation d'un mandrin, ce qui exclut toute possibliité d'usiner d'une manière continue.
Or, la titulaire a reconnu qu'il est possible de déformer un cylindre creux, sans soutien intérieur, si ce cylindre creux est totalement enveloppé par un moule extérieur, porteur du profil, ce dernier devant être calculé pour assurer la progressivité régulière de la déformation afin d'assurer d'abord la déformation par l'action extérieure radiale puis par une action extérieure en direction axiale, par contact permanent de l'outil avec la partie tubulaire à déformer, quand on donne au cylindre et au moule un mouvement relatif de rotation et de translation en direction axiale.
En conséquence, l'invention consiste d'abord en un procédé de fabrication d'un tuyau cintrable ou flexible par emboutissage, à partir d'un tube lisse, d'au moins une onde hélicoïdale continue, caractérisé en ce que la déformation en forme d'onde du tube de départ est obtenue continûment en maintenant le tube enveloppé dans un moule extérieur et en exerçant sur ce tube, par la forme des parois internes du moule, d'abord une action continue de direction radiale, puis une action de direction axiale, appliquée continûment sur les flancs de l'onde continue, déjà obtenue par la première déformation.
De même, l'invention comporte une machine pour la mise en oeuvre du procédé défini cidessus, caracté risée en ce qu'elle comporte un premier outil usiné dans la masse, de forme générale interne conique et convergente dans le sens de l'avance, dont les parties actives ont une forme hélicoïdale à pas constant.
Il est possible de déformer un cylindre creux, sans soutien intérieur, si ce cylindre creux est totalement enveloppé par un moule extérieur, porteur du profil, ce dernier devant être calculé pour assurer la progressivité régulière de la déformation afin d'assurer la déformation par l'action extérieure radiale et l'action extérieure en direction axiale par contact permanent avec la partie tubulaire à déformer, quand on donne au cylindre et au moule un mouvement relatif de rotation et de translation en direction axiale.
Mais un mode de réalisation de l'invention dans lequel les deux opérations, c'est-à-dire l'emboutissage et le serrage, seraient effectuées simultanément par le même outil, augmenterait considérablement les difficultés de mise au point et d'usinage et donc le prix de revient de l'outillage et, dans la plupart des cas, entraînerait un écrouissage trop brusque de la matière de l'ouvrage.
C'est pourquoi le dispositif de mise en oeuvre pré- féré du procédé comportera au moins et de préférence deux parties: - une première partie assure l'emboutissage de pro
fondeur progressive en direction radiale centripète,
de manière à fournir au moins deux spires hélicoï
dales concaves par rapport à la surface extérieure
du tube lisse d'origine; - la seconde partie assure la compression des flancs
opposés de la spire convexe constituée dans et par
l'intervalle des deux spires concaves résultant de
l'opération précédente.
Un des ouvrages caractéristiques du mode opératoire selon l'invention est de permettre le forage de tubes à parois beaucoup plus minces que ce qui a été jusqu'ici réalisé, c'est-à-dire inférieures au dixième de millimètre.
Cette compression sera de préférence progressive.
Selon un mode de réalisation préféré, l'outil d'em-, boutissage constituant la première partie de l'outillage est constitué par un outil en forme d'écrou, c'est-à-dire d'un manchon torsadé, dont le filetage interne présente, un diamètre d'alésage régulier décroissant.
Ce filetage, selon la profondeur de l'emboutissage à obtenir et la progressivité désirée, peut comporter un ou plusieurs tours.
Le second outil, qui a pour fonction de plier progressivement l'onde créée par la première opération, est également une sorte d'écrou dont les filets ont: - un diamètre d'alésage constant égal au diamètre d'alé
sage à la sortie du premier écrou, de manière à ne
plus exercer aucune action radiale d'emboutissage; - un pas de préférence régulièrement dégressif pour
provoquer le serrage des flancs des ondes; - et, pour autant qu'il soit besoin, un diamètre à fond
de filet régulièrement croissant.
L'outillage peut comporter un troisième outil, dont la fonction est simplement de contrôler le finissage; il sera constitué par un simple écrou dont le filetage aura un pas et des diamètres d'alésage et à fond de filet constants.
n convient de se rendre cependant compte que l'usinage est possible, tout au moins pour certaines matières constitutives du tube de départ, en n'utilisant que le premier et le troisième écrou, auxquels revient alors la fonction de serrage, mais alors le serrage est extrêmement brutal, et, dans le cas général, il conviendra de conserver le deuxième écrou qui assure la progressivité du serrage, réduisant presque à néant la fonction du troisième écrou.
Grâce à ce dispositif et aux variantes qu'il autorise, l'invention est applicable avec des tubes ou feuillards en toute matière déformable, soit en métal, soit en matière artificielle.
Les opérations d'emboutissage etlou de serrage, en particulier dans le cas d'utilisation au départ de tubes en matière artificielle thermoplastiques, peut exiger de prévoir des dispositifs de réchauffage adéquats pour porter l'ouvrage à la température de travail convenable.
Les deux parties, ou les trois parties de l'outillage, pourront être usinées dans un seul bloc, ou être seulement assemblées entre elles.
Il résulte de ce qui précède: - que, dans une machine existante, le nouvel appareil
lage peut être substitué à l'ancien; - que l'arbre de support interne et ses inconvénients
disparaissent, notamment l'agression interne du mé
tal, le danger de vrillage, la nécessité de partir d'un
tube sans soudure ou soudé; - que l'outillage en forme d'écrou est bien moins oné
reux que la cage utilisée jusqu'ici; - que le réglage relatif des outils internes et externes
disparaît; - qu'il devient possible non seulement de partir de
tubes soudés, mais encore de feuillards que l'on soude
en continu pour former le tube d'origine; - que l'opération peut devenir continue.
L'opération n'est pas limitée à l'obtention d'une
forme d'onde d'allure sinusoïsidale. On peut en effet
modifier le profil des filets du filetage des écrous.
On donnera ci-après un exemple préféré de mise en
oeuvre du procédé objet de l'invention.
Dans le dessin joint, la figure unique représente, en coupe axiale, un outillage en trois parties, l'ouvrage étant vu lui-même en élévation.
L'outillage représenté comporte les trois outils assemblés désignés par les références 1, 2 et 3. Le bloc des outils 1, 2, 3 d'une part, et l'ouvrage 4, sont animés d'un mouvement relatif de rotation par rapport à l'axe XX', par tout dispositif convenable, non représenté, le bloc étant fixé en translation de manière à assurer l'avance de l'ouvrage.
Le taraudage de l'écrou 1 est à pas constant, mais le diamètre d'alésage est régulièrement décroissant, comme on le voit sur la coupe en 5, 6, 7 et 8.
Le taraudage de l'écrou 2 a un diamètre d'alésage constant, comme on le voit sur la coupe en diamètre à fond de filets est, dans le présent exemple, 9 et 10, le croissant, comme on le voit en 11 et 12.
Le taraudage de l'écrou 3 est à diamètres d'alésage et de fond de filets constants et à pas constant, ainsi que représenté.
Le fonctionnement est le suivant:
Le mode de travail le plus avantageux que l'invention permet de mettre en oeuvre est de laisser l'outil immobile en translation et de faire tourner soit l'outil, soit l'ouvrage, ceci à l'encontre des procédés antérieurs, ce qui permet d'avoir des tubes de longueur quelconque, et beaucoup plus grande que dans les procédés connus.
En partant même d'un feuillard que l'on soude avant sa pénétration dans l'outil, on peut opérer pratiquement en continu. La rotation de l'ouvrage provoque son avancement dans l'outillage immobile.
Le premier outil crée des ondes hélicoïdales de profondeur progressivement croissante, de pas constant.
Le second outil provoque le serrage des ondes en agissant sur leur flancs, et réalise ainsi un pas progressivement décroissant.
Le troisième outil n'a, en raison de la présence du second outil, qu'un rôle restreint, puisqu'il n'agit ni sur le pas, ni sur la profondeur des ondes.
On remarquera que, en principe, les filets des trois outils doivent théoriquement se raccorder, l'extrémité du précédent coïncidant avec le début du suivant.
On aura intérêt, par un usinage spécial, à atténuer la discontinuité de la courbure, au point de raccordement.
On remarquera à ce sujet que, dans leur assemblage, les trois outils ne s'appliquent pas nécessairement les uns sur les autres par des surfaces planes, perpendiculaires à l'axe de rotation.
D'autre part, il est possible de décaler légèrement l'un par rapport à l'autre, par une rotation relative, les extrémités des deux filetages à raccorder.
En combinant ces deux remarques, on atténue la discontinuité dans une mesure telle qu'un usinage de retouche peut être dans beaucoup de cas évité et en tout cas réduit son importance.