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Flexion des tubes et tuyaux en aluminium   Cet article contient toutes les informations que vous devez connaître sur le cintrage du tube. En savoir plus à propos de : Qu'est-ce que le cintrage du tube ? Terminologies utilisées dans la flexion du tube Mécanique de la flexion du tube Types de flexion du tube Chapitre un - Qu'est-ce que le cintrage du tube ? La flexion des tubes est l'une des méthodes de fabrication utilisées pour former des tubes de façon permanente en les pliant. Dans de nombreuses circonstances, les tubes pliés sont plus utiles que dans leur forme droite. Les tubes courbés font partie intégrante de nombreux instruments, tels que trombones, rampes d'escalier, poignées, cadres de meubles, pièces automobiles, équipement de climatisation, et bien plus encore. Les raccords de tuyaux et de tubes sont sous forme de tubes pliés qui sont utilisés pour changer la direction des conduits pour les fluides et les gaz dans les systèmes d'échappement, les conduites hydrauliques, les conduites, etc La formation peut être effectuée en utilisant des techniques de flexion de tube chaud ou froid. Ce dernier utilise l'énergie thermique et est exécuté à une température beaucoup plus élevée que la température ambiante. Au début d'une opération de pliage, elle est toujours fixée en deux points, puis une matrice, un rouleau ou une presse en rotation applique le pli. La courbure du tube peut être liée à la forme ou à la forme libre. Le matériau de la tuyauterie associe les forces de traction et de compression à l'avancement de l'outillage vers le tube. Le résultat de la flexion du tube dépend de divers facteurs tels que le matériau du tube, l'outillage, la quantité de pression appliquée, la lubrification et la géométrie de flexion à appliquer. La fabrication de tubes est un ensemble de processus qui sont utilisés pour faire un assortiment de produits et d'assemblages à partir du tube droit. Outre la courbure des tubes, d'autres procédés de fabrication incluent la découpe et l'ébavurage, la rainurage, le tentage et le soudage.   Chapitre deux - terminologies de flexion du tube Avant de sélectionner la découpe appropriée pour un type spécifique de flexion de tube, il est utile de connaître la géométrie d'un pli. Les terminologies suivantes sont utilisées pour la courbure du tube :         Rayon de la ligne de centre.  Le rayon de la ligne de construction (CLR) fait référence à la distance entre le centre de la courbure et la ligne de construction (axe) du tube. Elle peut être égale au rayon de la matrice, selon la mesure dans laquelle la matrice est forcée sur le tube. Pour les tubes ayant les mêmes dimensions radiales et le même matériau, la longueur de la courbure augmente à mesure que CLR augmente. CLR est souvent appelé rayon de pliage. Diamètre extérieur.  Dans les cylindres creux comme les tubes, le diamètre extérieur est la distance entre deux points sur les bords extérieurs de la section transversale du tube qui passe par la ligne centrale.   Diamètre intérieur.  Le diamètre intérieur est la distance entre les bords intérieurs de la section transversale du tube qui passe par la ligne centrale. Il s'agit de la taille du trou du tube. Epaisseur de paroi.  L'épaisseur de paroi est la différence entre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur d'un tube. Il s'agit de la largeur du matériau de la tubulure, généralement mesurée par des compas pour plus de précision. Le diamètre extérieur et l'épaisseur de paroi du tube sont les éléments les plus importants à prendre en compte lors du choix d'une matrice pour une méthode de flexion du tube. Degré de pli.  Le degré de courbure est l'angle formé par la courbure du tube, mesuré en degrés. C'est la « netteté » du pli ; les tubes avec des angles de pliage plus petits ont des courbures de la couche. L'angle complémentaire du degré de pliage est appelé angle de pliage.   Différence entre les tubes et les tuyaux Les deux semblent presque identiques, et les deux peuvent être soumis à la même technique de flexion, mais il est également essentiel de différencier les tubes et les tuyaux. Les deux termes sont souvent utilisés de manière interchangeable. Les tubes sont un terme général pour une section creuse ronde, carrée, rectangulaire ou ovale et sont généralement utilisés pour les applications mécaniques et structurelles, les équipements sous pression et les systèmes d'instrumentation. Les tuyaux, en revanche, sont utilisés pour transporter des fluides et sont utilisés dans tous les procédés et lignes de services publics. Les tailles de tuyau sont représentées par leur taille nominale de tuyau (NPS) et leur numéro de programme. Le NPS est un ensemble de normes nord-américaines pour désigner les diamètres et l'épaisseur de paroi des tuyaux utilisés pour les pressions et températures élevées ou basses. Le numéro de programme est une valeur sans dimension qui fait référence à l'épaisseur de paroi d'un tuyau. Les tailles de tube, en revanche, sont représentées par le diamètre extérieur et l'épaisseur de paroi est exprimée en jauge de fil de Birmingham (BWG).   Chapitre trois - Mécanique de flexion du tube Il existe plusieurs changements physiques par zone que le tube subit pendant la flexion, en fonction de la technique de flexion utilisée et des propriétés du matériau de la tubulure. Le  côté extérieur du pli reçoit des forces de traction, ce qui entraîne l'allongement et l'amincissement de la paroi. Le  côté intérieur du pli reçoit des forces de compression, ce qui entraîne le froissement et l'épaississement de la paroi. La  section transversale du tube est l'expérience d'un phénomène appelé ovalité. L'ovalisation est la distorsion de la section transversale du tube par rapport à la forme ronde d'origine après la flexion. Il résulte de forces déséquilibrées agissant sur le pli, en particulier lorsque le tube interne n'est pas soutenu. L'ovalisation du tube est acceptable dans certaines applications, mais certaines industries exigent des dimensions précises du pli où l'ovalisation doit être contrôlée.   Le facteur de paroi est l'épaisseur de paroi relative. Il s'agit du rapport entre le diamètre extérieur du tube et son épaisseur de paroi. La valeur obtenue détermine si un tube est à « paroi épaisse » ou à « paroi mince ». Le facteur de paroi est utilisé pour évaluer la difficulté de faire n'importe quel type de pli. Les tubes avec des facteurs de paroi inférieurs sont plus faciles à plier car moins de matériau est nécessaire pour s'étirer. Les tubes présentant des facteurs de paroi plus élevés nécessitent des matrices et des mandrins plus sophistiqués pour soutenir le tube. D du pli.  Le terme « D du pli » est un terme technique utilisé par les fabricants de tubes qui fait référence au rapport entre le CLR du pli et le diamètre extérieur du tube. Cette valeur indique la difficulté du tube à former des rayons serrés. Plus le D du pli est élevé, plus il est facile de former des plis avec des rayons plus serrés. Dans un pli idéal non soutenu, le tube doit avoir une combinaison de facteur de paroi faible et de D élevé du pli. Sinon, vous risquez de plier le ton. Cela se produit lorsque la paroi extérieure du pli s'effondre car elle n'est pas assez épaisse pour se soutenir. L'allongement fait référence à la mesure dans laquelle un matériau peut s'étirer avant qu'une fracture ne se produise. Plus le D du pli est élevé, plus il faut de matériau pour l'étirer pour produire des plis avec un rayon plus étroit. L'allongement dépend non seulement du D du pli, mais également de la propriété du matériau (c.-à-d., l'acier inoxydable a un pourcentage d'allongement plus élevé que l'acier doux). Reculez.  Lorsqu'un tube est plié dans une certaine mesure, il a tendance à revenir à sa forme plate d'origine, ce qui entraîne un angle de pliage légèrement plus petit. L'opérateur se « déforme » légèrement pour compenser la différence angulaire du tube afin qu'il réponde à l'angle de courbure souhaité. Cette occurrence dans le cintrage du tube est appelée « ressort » et affecte la précision du processus de fabrication du tube. Lorsqu'un pli est formé dans un tube, il forme donc une densité moléculaire inégale à partir de la réduction et de l'étirement du matériau. La région interne du pli est comprimée tandis que la région externe est étirée. Les forces de traction sur la région étirée sont supérieures aux forces de compression, ce qui entraîne le retour du matériau à sa position plate. Le rebond est influencé par plusieurs facteurs tels que la rigidité, la résistance à la traction et l'épaisseur de paroi, le type d'outillage et la technique de flexion utilisée. Les matériaux plus durs et les CLR plus petits produisent un plus grand recul. L'angle de pliage est toujours augmenté par un facteur de rebond dérivé de l'exécution de plusieurs plis de test. Le facteur de recul n'est pas constant pour tous les matériaux et change pour les épaisseurs et diamètres variables de la paroi. Chapitre quatre - types de flexion du tube Les techniques de flexion du tube peuvent être liées par la forme ou à la forme libre. Dans le cas d'une flexion liée à la forme, la formation dépend de la géométrie de la matrice, telle que la flexion de la presse et la flexion de la courbe de tirage rotative. Dans le cas d'une flexion libre, la formation dépend du mouvement du tube dans l'outillage, tel que le roulis. Les techniques de flexion du tube peuvent également être classées comme flexion du tube froid ou flexion du tube chaud. La flexion du tube froid s'effectue à température ambiante. Les techniques de flexion de tube froid les plus courantes sont les suivantes :   Appuyez sur flexion   La flexion de la presse est la plus ancienne technique de flexion du tube industriel. Dans cette méthode, le tube est fixé en deux points et le vérin (ou la matrice de pliage) est forcé contre le tube pour se conformer à la forme du pli. Les dimensions externes du vérin cylindrique donnent les caractéristiques du pli à appliquer au tube. La flexion de la presse est une méthode de flexion rapide pour les pièces symétriques et ne nécessite aucune lubrification ni nettoyage. Cependant, il est difficile de faire un plus petit degré de pli en utilisant cette méthode. Il n'offre aucun support interne au tube ; il est donc sujet à des déformations dans les courbures internes et externes. Il produit souvent une section ovale, en fonction de l'épaisseur de la paroi du tube. Cette méthode de flexion est difficile à contrôler et n'est utilisée que lorsqu'une coupe transversale cohérente n'est pas nécessaire.   Flexion de l'attelage rotatif La flexion de l'attelage rotatif est une méthode adaptée pour créer des plis précis avec un CLR constant et un diamètre constant, ce qui permet une ovalisation minimale. Certaines applications de cette technique sont présentes dans les raccords de tuyaux, les tubes d'instruments, les mains courantes, les pièces automobiles et aérospatiales. Cette méthode est également utilisée pour les sections creuses de formes transversales différentes (par exemple, carrées, ovales). Un pli lisse et esthétique est produit à partir de l'outillage adapté à l'application. Un outil de forme appelé matrice de pli détermine le rayon du pli. Il impart le pli au tube en le faisant pivoter autour de son contour. La rotation se poursuit jusqu'à ce que l'angle de pliage souhaité soit obtenu. La matrice de serrage saisit le tube sur son diamètre extérieur et le fixe à la matrice de pliage. Sa fonction principale est de fixer le tube pendant le pliage. Les matrices de fermeture et de pliage tournent en une seule pièce ; la matrice de fermeture tourne dans la direction de la courbure lorsque la matrice de pliage pivote pour créer le pli. Il se déplace ensuite vers l'intérieur et l'extérieur pour permettre l'alimentation du tube. Une pression de serrage optimale doit être utilisée pendant la flexion. Une pression de serrage insuffisante peut entraîner le glissement du tube ; une pression de serrage excessive peut provoquer le froissement ou l'effondrement du tube. La matrice de raclage est utilisée pour empêcher le froissement du rayon intérieur du tube lorsque le mandrin seul n'est pas suffisant. Elle est positionnée derrière la matrice de pliage avec sa pointe au point tangent. Les matrices d'essuie-glace rencontrent une force de frottement pendant la flexion, de sorte que le matériau doit être compatible opérationnellement avec le matériau de la tuyauterie. Un matériau inapproprié peut provoquer un grippage après de nombreux cycles de flexion. Les matrices de raclage en acier sont utilisées pour les tubes en acier, en aluminium, en cuivre et en bronze. Les matrices de balais en bronze aluminium sont utilisées pour plier les tubes en acier inoxydable, en titane et en Inconel. Pour réduire la friction, des racleurs en acier chromé dur sont utilisés. La matrice de pression est tangente à la matrice de pliage et remplit deux fonctions. Tout d'abord, il fournit une force appropriée pour plier le tube et maintient une pression constante au point de tangence. Ensuite, il pousse le tube droit pendant qu'il se déplace autour de la courbe à l'aide d'une matrice de pression pour aider (ou booster de matrice de pression). Le surpresseur à matrice de pression applique une force de compression plus importante pour compenser l'élongation rencontrée par la paroi extérieure du tube. La longueur de la matrice de pression dépend du degré de flexion. Le mandrin offre un support interne au tube pendant la courbure pour éviter l'écrasement, le froissement et l'ovalisation du tube pendant la courbure. Comme la matrice de raclage, le matériau est également un élément important à prendre en compte lors du choix du mandrin approprié. Il existe plusieurs types : Mandrin de bouchon. Il est utilisé pour plier les tubes avec des parois plus épaisses ou avec une grande courbure CLR. Bouchon d'extrémité formé. Ce type est une variante du mandrin de la fiche où la pointe est contourée pour correspondre au rayon de la courbure afin de donner plus de support interne. Il a presque la même application que le mandrin de la fiche. Mandrin standard. Ce type est le plus couramment utilisé car il crée une large gamme de caractéristiques de pliage. C'est l'un des mandrins flexibles qui fléchit au fur et à mesure que le pli est réalisé. Il se compose d'une boule ou peut être fait à partir de quelques boules liées. Il est le plus durable parmi les mandrins flexibles car il utilise les plus grands maillons. Mandrin à paroi fine. Il est également connu comme mandrin à pas serré. Il est utilisé pour les tubes à parois minces (facteur de paroi de 70 ou plus) et pour la création de plis avec des rayons serrés. Les maillons sont plus petits que les mandrins standard, ce qui rend le segment de bille plus proche l'un de l'autre, ce qui permet de mieux soutenir le tube à parois minces. Mandrin à paroi ultra-mince. Ce type est utilisé pour les tubes à paroi très mince avec un facteur de paroi de 200 ou plus, et pour créer des courbes avec les rayons les plus serrés. Il possède les segments de bille les plus proches parmi les mandrins flexibles. Les mandrins à paroi ultra-fins et à paroi fine sont généralement moins fins par leur conception. Il ne faut donc pas tenter de plier des tubes dont les parois sont plus épaisses car ces types sont les plus susceptibles de se briser.   Flexion de compression La flexion par compression est moins onéreuse que la flexion par tirage rotatif en raison de sa configuration plus simple. Cependant, elle est limitée aux sections creuses circulaires. La configuration ne permet pas l'utilisation d'un mandrin pour soutenir le diamètre intérieur et peut entraîner une légère aplatissement de la surface extérieure. Il ne peut pas être utilisé pour plier des tubes vers un petit CLR car le tube peut se briser ou se boucler. Cette méthode est couramment utilisée dans le pliage de pièces symétriques et de conduits électriques pour une application structurelle. Flexion du rouleau La méthode de flexion en rouleau est utilisée pour créer des plis avec un grand CLR pour les grands composants de tubage. Il se compose de deux rouleaux fixes rotatifs et d'un rouleau mobile qui est positionné en forme de triangle. Les rouleaux fixes tournent dans le sens inverse du rouleau mobile. Le rayon de courbure se forme progressivement lorsque le tube se déplace d'avant en arrière sur les rouleaux rotatifs. La méthode de pliage en rouleau est utilisée pour les pièces à usiner dans les applications structurelles, les systèmes de transfert de poudre, et bien plus encore. Il est également utilisé pour plier le tube en spirales, car l'opérateur peut positionner le tube après un tour pour produire une bobine continue.   Conclusion Le cintrage des tubes est un processus de fabrication utilisé pour former des tubes de façon permanente. Le pli résultant de l'opération de pliage dépend de l'outillage, de la géométrie du pli, du matériau de la tuyauterie et de la lubrification. Le matériau de la tuyauterie subit une combinaison de forces de traction et de compression pendant la flexion. Le facteur de paroi et D du pli sont des paramètres permettant d'évaluer la difficulté à créer un pli. Le rebond est la tendance d'un tube à revenir à sa position plate d'origine après le pli. Les méthodes de cintrage des tubes peuvent être classées comme étant liées par la forme ou forme libre, à froid ou à chaud. La flexion liée à la forme produit des plis qui dépendent de la géométrie de la matrice. La flexion libre produit des plis qui dépendent du mouvement du tube avec l'outillage de l'équipement. Les techniques de flexion du tube froid sont réalisées à température ambiante, notamment le pliage de la presse, le pliage de l'attelage rotatif et le pliage par compression. Les techniques de flexion à chaud utilisent l'énergie thermique pour améliorer la déformation plastique, qui inclut le pliage par induction et le pliage de la dalle chaude de l'emballage du sable.