Procédé de déformation locale d'un tube rond en un tube comportant des faces planes, et poinçon de formage pour sa mise en oeuvre

Abstract

 Le poinçon de formage (18) comporte deux faces planes (20,22) reliées par une arête (23), deux portions d'un cylindre passant par l'arête (23) et une surface incurvée centrée sur l'arête. Ce poinçon (18) est introduit dans le tube jusqu'au point à déformer, puis le tube est comprimé entre une rainure (34) en V d'une matrice (36) et une rainure incurvée (40) d'une pièce de compression (38). Le poinçon (18) est ensuite extrait du tube par coulissement axial.

Description

[0001] Les tubes utilisés dans l'industrie ont généralement une section circulaire en raison de la facilité de leur fabrication en continu, à partir de rouleaux de feuillards, sur machine à tube et également en raison de leurs qualités mécaniques. Toutefois cette forme circulaire pose des problèmes lorsque l'on veut effectuer certaines opérations telles que le perçage d'un tube, son soudage avec d'autres pièces, son accostage avec d'autres tubes, et notamment l'assemblage de plusieurs tubes semblables de façon à leur permettre de déboucher dans un autre tube de plus forte section.

[0002] La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en permettant de former sur le tube des surfaces planes locales.

[0003] Cette invention a en effet pour objet un procédé de déformation locale d'un tube rond en un tube de section sensiblement triangulaire, selon lequel on introduit axialement dans le tube un poinçon allongé comportant un dièdre entre deux faces de guidage, à poser la portion de tube à déformer,contenant le poinçon, sur les parois latérales d'une rainure en V de la face supérieure d'une matrice, puis à appliquer sur la surface libre extérieure du tube une pièce de compression, également munie d'une rainure, et à la serrer jusqu'à son contact avec la matrice et à la pénétration du tube et du poinçon dans le fond de la rainure en V, de sorte que la portion de tube épouse le contour de l'espace délimité entre les rainures de la matrice et de la pièce de compression, dont la section est sensiblement triangulaire; enfin on écarte la pièce de compression et la matrice et on retire le poinçon du tube.

[0004] Le tube ainsi réalisé présente, sur une portion de sa longueur seulement, une section sensiblement triangulaire, mais seule sa forme a été modifiée de sorte que ses qualités mécaniques n'ont pas été altérées mais que par contre son adaptation à être fixé ou accosté à d'autres pièces est nettement améliorée.

[0005] L'invention s'étend également à un outil ou poinçon de formage, destiné à la mise en oeuvre de ce procédé, qui comporte un dièdre d'angle déterminé entre deux faces étroites de guidage et de centrage, les arêtes du dièdre et des extrémités des deux faces latérales étant des génératrices d'un même cylindre.

[0006] Selon un mode de réalisation préféré, l'outil comporte à l'opposé de l'arête du dièdre, une surface incurvée dont l'axe est confondu avec cette arête.

[0007] Le cylindre sur lequel sont placées les arêtes de l'outil ayant un diamètre très légèrement inférieur à celui du tube à déformer, l'outil peut facilement être introduit à l'intérieur de ce tube jusqu'au point désiré, et même retiré de ce tube après sa déformation. Il est par ailleurs toujours parfaitement centré dans le tube et peut l'être aisément par rapport à la matrice.

[0008] La description ci-dessous fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention.

[0009] Sur les dessins annexés :

- la fig.l est une vue en perspective montrant l'accostage de plusieurs tubes déformés selon le procédé de l'invention; 1_'

- la fig. 2 est une vue en bout, à échelle légèrement agrandie, des tubes de la figure 1;

- la fig. 3 est une vue analogue à la figure 2, d'une autre application de l'invention;

- les fig. 4 et 5 illustrent deux phases du procédé de déformation du tube, respectivement avant et après la compression de ce dernier;

- la fig. 6 est une vue en perspective d'un poinçon de formage selon l'invention;

- la fig. 7 est une vue en perspective d'un autre exemple de réalisation d'un tube déformé localement par le procédé de l'invention.

[0010] Les figures 1 et 2 illustrent une application particulièrement intéressante de l'invention. Elles montrent en effet trois tubes de section circulaire, 1, 2 et 3, qui sont disposés parallèlement côte à côte dans le prolongement d'un tube 4 de plus grand diamètre. Chacun des tubes 1, 2 et 3 est déformé à son extrémité voisine du tube 4 de façon à comporter deux faces planes, respectivement 6,7, 8,9, et 10,11, susceptible d'être accostée chacune contre la face correspondante de l'un des deux autres tubes. Les deux faces planes 6,7 sont réunies par une surface incurvée en portion de cercle 12, dont le diamètre est supérieur à celui du tube 1, 2 ou 3 initial, chacune des surfaces 12 formant un tiers de cercle, de sorte que l'ensemble des trois tubes déformés 1, 2 et 3 est délimité extérieurement par une circonférence constituée par la succession des trois surfaces 12, ainsi que le montre plus clairement la figure 2.

[0011] Le diamètre extérieur de l'ensemble des trois tubes déformés est égal, ou de préférence légèrement inférieur, au diamètre interne du tube 4, de sorte que les trois tubes 1, 2 et 3 peuvent facilement être raccordés à ce tube 4 et déboucher à l'intérieur.

[0012] Bien entendu un raccordement peut s'effectuer de manière analogue lorsque les tubes de section circulaire sont en nombre supérieur à trois, par exemple au nombre de quatre, comme le montre la figure 3. Dans ce cas seulement l'angle que forment entre elles les faces planes 13 et 14, ainsi que la valeur de l'arc de la surface incurvée correspondante 16, sont de 90° au lieu de 120°.

[0013] Quelle que soit la valeur de l'angle du dièdre que doivent former les faces planes du tube de section circulaire, la déformation est obtenue au moyen d'un outil de formage, ou poinçon, tel que celui représenté sur la figure 6. Ce poinçon 18 est formé à partir d'une barre de métal pleine, de section circulaire ayant un rayon voisin ou très légèrement inférieur au rayon interne du tube à déformer, par exemple le tube 1 de la figure 4. Ce poinçon 18 comporte deux faces planes, respectivement 20 et 22, se coupant sur une arête 23 et formant ainsi un dièdre dont l'angle correspond à celui que l'on veut obtenir sur le tube 1. Chacune des faces planes 20 et 22 rejoint une portion de cylindre 24, 26 respectivement, de la barre initiale et l'arête 23 du dièdre formé par les faces 20 et 22 se trouve pratiquement sur une génératrice du cylindre de la surface extérieure de cette barre. Par suite, les arêtes 27, 28 et 29, 30 des faces latérales 24 et 26, et l'arête 23 du dièdre constituent les génératrices d'un même cylindre.

[0014] Par ailleurs, en regard du sommet 23 du dièdre, les faces latérales 24 et 26 sont reliées par une surface 32, également incurvée, mais ayant son axe confondu avec l'arête 23.

[0015] Le poinçon 18 peut recevoir toute longueur désirée mais sa section transversale reste inscrite dans un cercle de diamètre au plus égal au diamètre interne du tube. Ce poinçon 18 peut ainsi facilement être introduit dans l'extrémité d'un tube qui doit être déformée, par exemple à l'extrémité de gauche des tubes représentés sur la figure 1. Les faces latérales 24 et 26 jouent alors le rôle d'organes de guidage et de centrage.

[0016] La portion de tube contenant le poinçon 18 est ensuite placée dans une rainure en V, 34, ménagée à la partie supérieure d'une matrice 36, le dièdre 20, 22, 23 du poinçon étant exactement centré par rapport à la rainure 34, tandis que le tube 1 est en appui tangentiel sur les deux parois inclinées de la rainure mais fait saillie à l'extérieur de celle-ci (fig. 4).

[0017] Une pièce de compression 38, comportant également une rainure 40, est alors abaissée sur le tube 1, puis serrée sur ce tube qu'elle enfonce dans la rainure 34 jusqu'à ce qu'elle-même vienne en appui contre la matrice 36. Au cours de ce déplacement de la pièce 38 le fond de la rainure 40 repousse la partie supérieure du tube 1 contre la surface incurvée 32 du poinçon 18, puis repousse ce poinçon lui-même dans la rainure 34 en déformant la partie inférieure du tube 1, qui vient s'appliquer contre les deux faces planes 20 et 22 du poinçon 18.

[0018] Lorsque la pièce 38 arrive en contact avec la matrice 36 la rainure 40 ferme la rainure 34 et délimite avec elle une cavité dont la section droite a sensiblement la forme d'un triangle. De préférence, comme le montrent les dessins, la rainure 40 a une forme incurvée, son rayon de courbure étant très voisin de celui de la surface cylindrique supérieure 32 du poinçon, de sorte que le tube 1 déformé par la compression prend, comme le montre la figure 5, également une section droite en forme de triangle ayant un côté incurvé. A ce moment en effet, le tube 1 épouse pratiquement la forme de la cavité délimitée par les rainures 40 et 34 et, en outre, est en appui sur le poinçon 18.

[0019] Toutefois, comme le montre notamment la figure 5, les faces latérales 24 et 26 en fin de compression sont libres, de sorte que le poinçon 18 peut coulisser à l'intérieur du tube 1, même après la déformation de celui- ci. En conséquence, après l'éloignement de la pièce de compression 38 et de la matrice 36, le poinçon 18 est retiré du tube 1 qui est prêt à être utilisé, c'est-à-dire éventuellement à être assemblé avec d'autres tubes identiques, de la manière représentée sur les figures 1 à 3.

[0020] De préférence, comme le montre la figure 6, le poinçon 18 est relié, par une portion de transition 41, à une poignée de manipulation 42. La partie active de l'outil de formage ou poinçon 18 peut être relativement courte, comme représenté sur la figure 6, ou avoir une longueur très nettement supérieure et permettre ainsi la déformation d'une partie du tube relativement éloignée de son extrémité ouverte.

[0021] Par exemple, comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7, un poinçon 18 de grande longueur peut être introduit dans un tube 44, de section circulaire, et atteindre une partie médiane 46. La portion de tube 46 contenant le poinçon 18 est ensuite placée dans la matrice 36 et comprimée par la pièce 38, de la manière décrite pour le tube 1. Dans ce cas, comme dans le précédent, la longueur axiale de ces deux organes, c'est-à-dire de la matrice et de la pièce de compression 38, de même que celle des rainures 34 et 40 qui sont ouvertes à leurs deux extrémités, correspondent à la longueur de la portion de tube que l'on désire déformer. Par conséquent, dans le mode de réalisation de la figure 7, la longueur des rainures 34 et 40 utiliséescorrespond à la longueur de la portion de tube 46. Ainsi seule cette partie est déformée, le reste du tube 44 conservant sa section circulaire.

[0022] Bien entendu l'angle du dièdre formé par les faces planes 20 et 22 de la portion 46 peut varier et être choisi en fonction de l'application particulière à laquelle est destiné le tube 44.

[0023] Dans tous les cas seule la forme de la section du tube est modifiée. Le matériau lui-même conserve ses propriétés propres, de sorte que la déformation n'entraîne pas d'affaiblissement de la résistance mécanique du tube mais permet, au contraire, sa fixation et son assemblage aisés avec d'autres tubes ou avec des pièces planes ou autres.

[0024] Lorsque plusieurs tubes sont destinés à être accostés de la manière représentée aux Fig. 1 à 3, il est souvent avantageux de les déformer simultanément. Un poinçon 18 est alors introduit dans chacun des tubes 1,2,3 par exemple, puis ces tubes sont pressés les uns contre les autres par des piles de compression en portion de cylindre qui les rapprochent de telle sorte qu'ils se déforment à leur contact réciproque. Chacun bute dans la rainure en V que forment progressivement les deux tubes adjacents en épousant la forme des poinçons qu'ils contiennent.

[0025] Aucune déformation anormale n'apparaît, car la pression est répartie également sur tous les tubes et les poinçons sont serrés jusqu'à entrer pratiquement en contact entre eux. Par contre le retrait des poinçons reste facile.

[0026] Il est donc possible de déformer ainsi simultanément des tubes déjà installés, au moment de leur assemblage, par exemple sur un autre tube de plus grand diamètre, ce qui facilite considérablement les assemblages de ce type.

Revendications

1. Procédé de déformation locale d'un tube rond en un tube de section sensiblement circulaire comportant deux faces planes, caracté-risé en ce qu'il consiste à introduire axialement dans le tube un poinçon allongé (18) comportant un dièdre (20, 22) entre deux faces latérales de guidage (24, 26), à poser la portion du tube à déformer,contenant le poinçon, sur les parois latérales inclinées d'une rainure en V (34) d'une matrice (36), puis à appliquer sur la surface libre extérieure du tube (1) une pièce de compression (38),également munie d'une rainure, et à la serrer jusqu'à son contact avec la matrice et à la pénétration du tube et du poinçon dans le fond de la cavité en V, de sorte que le tube épouse le contour de la cavité délimitée par les rainures de la matrice et de la pièce de compression, et a une section triangulaire; à écarter ensuite la pièce de compression et la matrice, puis à retirer le poinçon du tube.

2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on presse le tube contenant le poinçon au moyen d'une pièce de compression dont la rainure est incurvée, avec un rayon de courbure voisin de celui de la surface supérieure du poinçon, et un axe qui en fin de compression est sensiblement confondu avec le fond de la rainure en V (34) de la matrice.

3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les rainures (34, 40) de la matrice et de la pièce de compression ont une largeur supérieure au diamètre du tube (1) à déformer.

4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dimension axiale de la matrice et de la pièce de compression (36, 38) correspond à la longueur des faces planes désirées du tube.

5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on introduit le poinçon (18) dans l'extrémité du tube (1, 2, 3) à déformer, puis on place cette extrémité entre la matrice et la pièce de compression.

6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on introduit un poinçon (18) de longueur relativement importante jusqu'à un point intermédiaire du tube, et on pose cette partie intermédiaire (46) dans la rainure en V (34) de la matrice.

7 - Poinçon de formage pour la déformation locale d'un tube de section circulaire, caractérisé en ce qu'il comporte un dièdre (20, 22, 23), d'angle déterminé, entre deux faces (24, 26) étroites de guidage et de centrage, l'arête (23) du dièdre et les arêtes (27,28-29,30) d'extrémité des deux faces latérales étant des génératrices d'un même cylindre.

8 - Poinçon suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte à l'opposé de l'arête de sommet du dièdre (23) une surface incurvée (32) dont l'axe est confondu avec cette arête.

9 - Poinçon suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les faces latérales de guidage et de centrage sont constituées par des portions d'un cylindre de diamètre légèrement inférieur à celui du tube à déformer, dans lequel le poinçon est découpé.

10 - Poinçon suivant l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'angle du dièdre est au plus égal à 120°.

11 - Tube de section circulaire, caractérisé en ce qu'il comporte sur une partie de sa longueur deux faces planes et une section sensiblement triangulaire.

12 - Tube suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la partie de section triangulaire est située à l'une de ses extrémités.

13 - Tube suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la partie (46) de section triangulaire est située en un point intermédiaire de sa longueur.

Dessins