Domaine technique

L’invention concerne un procédé de réalisation d’une pièce sensiblement tubulaire comprenant au moins un manchon d’une première section et une cavité d’une deuxième section, le rapport de la deuxième section à la première section étant supérieur à la capacité d’expansion de la matière.

Technique antérieure

Il est connu de réaliser des cavités dans des pièces tubulaires. On nomme ici cavité un renflement fermé, incluant une augmentation importante de la section relativement à la section initiale de la pièce tubulaire. Une telle cavité forme, notamment dans une ligne d’échappement de moteurs à explosion, un volume acoustique permettant d’amortir les vibrations de pression et les vibrations sonores.

L’évolution des designs conduit à implanter maintenant dans un espace plus limité mais de forme plus complexe une cavité acoustique réduite à un volume de l’ordre de 2 à 3 litres. Une pièce comportant une cavité peut être disposée en série sur la ligne d’échappement et nécessite alors deux ouvertures ou manchons d’extrémité. Elle peut encore être disposée en dérivation et ne nécessite alors qu’une seule ouverture ou manchon d’extrémité.

Pour réaliser une telle cavité comportant un ou deux manchons et pouvant présenter une forme complexe, il est connu que l’on peut produire cette pièce à partir d’un tube par hydroformage. Par la ou les extrémités est injecté dans le tube un liquide sous pression de manière à ce que les parois du tube viennent épouser les parois du moule. Cette technique peut être appliquée pour réaliser une cavité. Cependant, il n’est pas possible de déformer la matière du tube au-delà de sa capacité intrinsèque d’expansion.

Une autre technique connue est le formage par emboutissage, qui permet de déformer et de déplacer la matière d’un flan entre un poinçon et une matrice. Mais le type d’outillage ne permet pas de réaliser une cavité dans un tube. Aussi, pour ces nouveaux designs, les rapports de section demandés ne sont pas atteignables par la déformation d’un tube par la seule opération d’hydroformage.

Résumé de l'invention

L’invention a pour objet un procédé de réalisation d’une pièce sensiblement tubulaire comprenant au moins un manchon d’une première section et une cavité d’une deuxième section, le rapport de la deuxième section à la première section étant supérieur à ce que permet la capacité intrinsèque d’expansion de la matière, comprenant les étapes suivantes : découpe d’un flan ébauche sensiblement rectangulaire, augmenté sur deux bords opposés, d’ajouts de matière aptes à permettre la formation d’une pré-cavité, emboutissage du flan ébauche pour obtenir une section sensiblement en forme de U, en formant une pré-cavité en utilisant les ajouts de matière, de telle manière à rendre rectilignes les bords, tout en conservant une épaisseur sensiblement uniforme, roulage de l’embouti pour amener les bords en regard, accostage et soudage des bords pour former une forme ébauche, hydroformage de la cavité en expansant la forme ébauche, principalement au niveau de la pré-cavité, afin de former la cavité.

Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :

- le procédé comprend encore au moins une étape de soudage ou raboutage laser pour assembler plusieurs flans élémentaires pour obtenir le flan ébauche,

- le procédé comprend encore une étape de découpe, entre l’étape d’emboutissage et l’étape de roulage, pour rendre rectilignes les bords

- le procédé comprend encore une étape de cintrage selon l’axe longitudinal entre l’étape de soudage et l’étape d’hydroformage,

- le procédé comprend encore une étape de formage dudit au moins un manchon, avant l’étape d’hydroformage,

- le procédé comprend encore une étape de recuit de normalisation de la forme ébauche obtenue, - le procédé est appliqué à la réalisation d’un tube comprenant une cavité acoustique,

- la cavité acoustique n’est pas axisymétrique.

Dans un deuxième aspect de l’invention, une pièce réalisée au moyen d’un tel procédé.

Dans un troisième aspect de l’invention, une ligne d’échappement comprenant une telle pièce.

Brève description des dessins

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :

[Fig. 1] montre un flan ébauche,

[Fig. 2] montre l’embouti obtenu par une première opération d’emboutissage à partir du flan ébauche,

[Fig. 3] montre la forme ébauche obtenue par une deuxième opération de formage/roulage, à partir de l’embouti,

[Fig. 4] montre les sections respectives de la forme ébauche de la figure 3,

[Fig. 5] montre la pièce finale, après hydroformage de la forme ébauche.

Description des modes de réalisation

L’invention concerne un procédé de mise en forme d’une pièce 1 , telle que celle illustrée à la figure 5. Une telle pièce 1 comprend au moins un manchon 2, 3 sensiblement cylindrique d’axe longitudinal A. Ledit au moins un manchon 2, 3 présente une première section S1 , S3. La pièce 1 comprend encore une cavité 4 de deuxième section S4, telle que le rapport de la deuxième section S4 à la première section S1 est supérieur à ce qu’autorise la capacité intrinsèque d’expansion de la matière.

Comme vu précédemment, il n’est pas possible de réaliser une telle cavité 4 par une unique opération d’hydroformage à partir d’un tube de section S1 , car elle impliquerait une trop grande déformation de la matière. Aussi le principe de l’invention est de réaliser une forme ébauche, illustrée à la figure 3, comprenant une pré-cavité 9. Le rapport de la deuxième section S4 à la section S2 de cette pré-cavité 9 est, quant à lui, inférieur à ce qu’autorise la capacité intrinsèque d’expansion de la matière. Un hydroformage de la forme ébauche permet alors d’obtenir la pièce 1 en respectant les contraintes de déformation de la matière.

Pour réaliser cette forme ébauche, l’invention réalise, par emboutissage un tube comprenant plus de matière au niveau d’une pré-cavité 9. Ce supplément de matière permet ensuite de former la cavité 4 finale.

Aussi, le procédé selon l’invention comprend les étapes suivantes. Les quatre premières étapes permettent de former la forme ébauche. La cinquième et dernière étape est l’étape d’hydroformage.

Une première étape consiste à découper un flan ébauche 6. Ce flan ébauche 6, illustré à la figure 1 , est sensiblement rectangulaire, comme pour obtenir un tube cylindrique par roulage. Cependant, il est augmenté sur deux bords opposés 8, d’ajout de matière 7. Ces ajouts de matière 7 sont conformés et dimensionnés de manière à permettre la formation de la pré-cavité 9 souhaitée.

Au cours d’une deuxième étape est réalisé un emboutissage du flan ébauche 6. Ce formage est réalisé suivant un axe normal au plan de la forme ébauche. Il est tel que l’embouti, tel qu’illustré à la figure 2, adopte généralement une forme de U. Il est simultanément formé une pré-cavité 9, présentant un U encore plus creusé. Ceci est rendu possible par l’utilisation des ajouts de matière 7. Ceci se fait de telle manière à rendre rectilignes les bords 8. Ici la forme initiale des ajouts de matière 7 est déterminante. Inversement, la contrainte d’obtenir des bords 8 rectilignes après emboutissage détermine la forme initiale des ajouts de matière 7. L’opération d’emboutissage est encore réalisée de manière à conserver, en tout point de l’embouti, une épaisseur sensiblement uniforme. L’opération d’emboutissage permet de déplacer de la matière pour l’apporter dans la zone de la pré-cavité 9 où elle est ensuite utilisée. La constance de l’épaisseur permet de débuter l’opération d’hydroformage avec une matière dans un état peu étirée et donc disposant d’un maximum de capacité d’expansion. Au cours d’une troisième étape est réalisé un roulage ou un autre formage de l’embouti, de manière à ramener les bords 8 en regard.

Il est ensuite possible, au cours d’une quatrième étape, de réaliser un accostage et un soudage des bords 8. La forme ébauche, illustrée à la figure 3, est alors obtenue.

Au cours d’une dernière étape il est procédé à un hydroformage de la cavité 4 en expansant la forme ébauche, principalement au niveau de la pré-cavité 9, afin de former la cavité 4.

La figure 4 montre les sections comparatives, perpendiculairement à l’axe longitudinal A. S1 et S3 sont les sections des manchons 2, 3. S2 est la section de la pré-cavité 9. S4 est la section de la cavité 4 finale.

D’autres opérations annexes peuvent être réalisées.

Ainsi, le flan ébauche 6 peut être obtenu par assemblage de plusieurs flans élémentaires de nuances ou d’épaisseurs différentes. Cet assemblage est avantageusement réalisé par soudage et ou raboutage laser.

Il est possible qu’à l’issue de l’opération d’emboutissage, les bords 8 ne soient pas tout à fait rectilignes. Aussi, il est possible d’ajouter une étape de découpe pour rendre rectilignes les bords 8. Cette étape de découpe intervient entre l’étape d’emboutissage et l’étape de roulage,

Il est encore possible de cintrer, selon l’axe longitudinal A, la forme ébauche, avant l’étape d’hydroformage et préférentiellement après l’étape de soudage.

Il peut encore être procédé à une mise en forme des extrémités de la pièce 1 , par formage du ou des manchons 2, 3, selon toute technique connue de l’homme du métier. Ceci est réalisé, le cas échéant, avant l’étape d’hydroformage.

De même, il est possible et préférable de réaliser une étape de recuit de normalisation de la soudure.

Tel que décrit précédemment, le procédé est avantageusement applicable à la réalisation d’un tube comprenant une cavité acoustique.

Selon l’exemple décrit et illustré sur les figures, il apparaît que le procédé est avantageusement particulièrement adapté à la réalisation d’une cavité acoustique non axisymétrique, ce qui est intéressant dans des lignes d’échappement disposée sous capot ou sous plancher pour accepter les contraintes d’implantation.

L’invention concerne encore toute pièce 1 réalisée au moyen d’un tel procédé.

L’invention concerne encore une ligne d’échappement comprenant une telle pièce

1.

L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles.

Liste des signes de référence

1 : pièce,

2, 3 : manchon,

4 : cavité,

6 : flan ébauche,

7 : ajouts de matière,

8 : bord,

9 : pré-cavité,

A : axe,

S1 , S3 : section de manchon,

S2 : section de la pré-cavité,

S4 : section de la cavité.