CH410700A - Procédé de fabrication de pièces tubulaires et pièce tubulaire fabriquée selon ce procédé - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de fabrication de pièces tubulaires et pièce tubulaire fabriquée selon ce procédé
 La présente invention concerne un procédé permettant de gainer intérieurement avec l'adhérence désirable une pièce tubulaire de forme, de longueur, de nature et de section quelconques au moyen d'une garniture de polytétrafluoréthylène (ci-après désigné par p. t. f. e. pour simplifier).



   On sait que le p. t. f. e. présente de remarquables propriétés (inertie chimique, étanchéité, caractère autolubrifiant, etc.) qui le rendent particulièrement apte au gainage intérieur des tuyaux et autres pièces tubulaires, notamment celles prévues pour le transport des agents chimiques ou agressifs.



   En raison toutefois des difficultés inhérentes au soudage ou au collage du   p. t. f. e.,    il n'a pas été possible jusqu'à présent de garnir l'intérieur des tubes avec cette matière dans des conditions économiques permettant la fabrication en série de longueurs appréciables.



   Le procédé objet de la présente invention permet de remédier à cette situation.



   Le procédé suivant l'invention pour la fabrication de pièces tubulaires de nature quelconque gainées intérieurement d'une garniture continue et adhérente de   p. t. f. e.,    est caractérisé par la succession d'opérations suivantes: on part d'un tube de p. t. f. e. extrudé non cuit, dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre intérieur de la pièce tubulaire, on étire ce tube de p. t. f. e. de telle sorte que respectivement sa longueur devienne notablement supérieure et son diamètre extérieur inférieur aux grandeurs correspondantes de la pièce tubulaire, on introduit le tube de p. t. f. e. ainsi étiré dans la pièce tubulaire en l'y fixant à l'une des extrémités après quoi on chauffe l'ensemble à une température au moins égale à la température de frittage du p. t. f. e.

   en déplaçant progressivement la zone de chauffage depuis l'extrémité commune précitée vers l'autre extrémité.



   L'invention a également pour objet une pièce tubulaire fabriquée selon le procédé.



   Grâce à sa mémoire plastique le tube étiré de   p. t. f. e.,    sous l'influence du chauffage, tend à reprendre ses dimensions initiales. En d'autres termes il se raccourcit et augmente de diamètre, venant ainsi se plaquer contre la surface interne de la pièce à garnir dont il épouse de façon parfaite les diverses irrégularités.



   Bien entendu, il est connu de réaliser des tubes rigides en p. t. f. e. en partant d'une poudre de p. t. f. e. non cuite, mélangée à un lubrifiant, et qui est extrudée sous forme de tube puis séchée au four à basse température. Ce tube est ensuite fritté ce qui lui donne la résistance mécanique désirable.



   L'invention se distingue essentiellement de ce procédé connu par l'opération d'étirage de grande amplitude auquel est soumis le tube de   p. t. f. e.,    opération suivie de l'introduction de ce tube étiré dans la pièce à gainer et du chauffage mobile de ces deux pièces au-dessus de la température de frittage ce qui provoque l'expansion radiale et la contraction longitudinale du tube de p. t. f. e. et sa fixation consécutive dans la pièce tubulaire.



   Dans une réalisation préférée de l'invention, le tube de p. t. f. e. extrudé utilisé présente avant son allongement une longueur sensiblement égale à celle de la pièce tubulaire à gainer, tandis que son diamètre extérieur est supérieur d'environ   20  /o    au diamètre intérieur de la pièce tubulaire, l'étirage amenant ensuite le diamètre extérieur du tube con  sidéré à être réduit d'environ 250/0 ce qui permet son introduction dans la pièce tubulaire.



   Les pièces tubulaires fabriquées selon ce procédé peuvent être des tubes, tuyaux, souples ou rigides, gainés intérieurement par un tube adhérent de   p. t. f. e.   



   Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, on a représenté aux fig. 1 à 5 les phases successives du procédé de gainage selon   l'in-    vention.



   La fig. 1 montre en élévation avec coupes axiales partielles un tuyau à garnir et une pièce tubulaire en p. t. f. e. avant étirage.



   La   fig. 2    montre la même pièce tubulaire une fois étirée.



   La fig. 3 concerne l'introduction dans le tuyau de la pièce tubulaire précitée.



   La fig. 4 montre la phase terminale de l'opération de gainage.



   La fig. 5 représente le tuyau une fois gainé.



   La fig. 6 est une courbe relative à l'extension du tube de p. t. f. e.



   Dans la description qui va suivre on montrera l'application de l'invention à la réalisation d'une opération particulière de gainage. En se reportant à la fig. 1, on voit en 1 la pièce tubulaire à gainer.



  Dans le cas présent, il s'agit d'un tuyau métallique flexible du genre de ceux utilisés pour conduire un filin, câble ou analogue, pouvant être déplacé longitudinalement en vue d'assurer une commande mécanique. Des tuyaux (ou gaines) de ce genre sont notamment utilisés sur les véhicules pour la commande des freins ou celle de l'admission. Ces tuyaux peuvent être réalisés par un assemblage héli  coïdal    de spires ou comportent des nervures de ce genre schématisées en 3.



     I1    est toutefois entendu que l'invention peut s'appliquer à des organes tubulaires de structure, de nature, de dimensions et de destination quelconques, à cette seule réserve près, que la surface intérieure de ces pièces soit de préférence non parfaitement lisse mais présente une section sinueuse, ou comporte des irrégularités ou une structure rugueuse.



   Dans le cas présent, on désignera par D le diamètre extérieur de la pièce 1, d son diamètre intérieur et par L sa longueur. En général, la longueur est une dimension nettement prépondérante relativement au diamètre. Par exemple, les grandeurs cidessus peuvent recevoir les valeurs suivantes: D 8 mm, d = 5 mm et L = 10 mètres. Sur les dessins pour la clarté de l'explication ci-après, on a fait choix d'une échelle beaucoup plus faible en abscisses qu'en ordonnées.



   Pour assurer le gainage intérieur de la pièce 1, on utilise un tube 2 en p. t. f. e. non fritté.



   Bien que le mode de fabrication d'un tel tube soit en lui-même connu, on le rappellera sommairement   ci-après:   
 On commence par mélanger une poudre de p. t. f. e. soigneusement tamisée et non agglomérée, pour la rendre propre au moulage, avec un lubrifiant tel qu'une   huile    de naphte. Pour constituer
 cette poudre, on peut, par exemple, utiliser le pro   duit désigné par  Téflon 6  > ) par la Sté Dupont   
 de Nemours. La proportion de l'huile de naphte utilisée est d'environ 100/o.



   Après incorporation éventuelle de pigments, ce mélange est préformé puis extrudé au moyen d'une filière de forme appropriée. Pendant l'extrusion le mélange peut être chauffé jusqu'à une température de 45 à 550 C.



   Une fois que le tube de p. t. f. e. non cuit est sorti de la filière, on le soumet à un chauffage modéré destiné à évaporer le lubrifiant ayant permis l'extrusion. Ce chauffage est effectué à une température comprise entre 750 C et   210     C.



   Le tube 2 de section circulaire ainsi obtenu est choisi de telle sorte que sa longueur utile L1, soit sensiblement égale à L. Par longueur utile, on entend la longueur du tube, déduction faite de deux zones terminales de faible hauteur a, réservées aux extrémités, pour la raison qui sera exposée plus loin,
 Le tube 2 est encore choisi de telle sorte que son diamètre extérieur   D1    soit supérieur au diamètre intérieur   dl    de la pièce 1.



   L'épaisseur du tube 2 est arbitraire et dépend de l'épaisseur désirée pour la gaine devant équiper la pièce 1 compte tenu du passage cylindrique de diamètre   dl    devant être laissé libre (par exemple pour la circulation d'un filin).



   Dans le cadre de l'exemple précédent, on peut choisir la gamme de dimensions suivantes:   Dt      6 mu,      dl    =   4,5 mu    et L = 10mètres comme précédemment.



   On procède alors sur le tube 1 à une opération d'étirage suivant son axe.



   Cette opération peut être réalisée de diverses manières. Dans le cas de la fig. 2, on a prévu deux disques de traction 3 pourvus de tiges 4 permettant l'exercice de forces axiales opposées F. Les disques 3 présentent un diamètre correspondant à   dl    ce qui leur permet d'être engagés dans les extrémités du tube 2. Ces disques sont ensuite rendus solidaires du tube 2 au moyen de colliers de serrage 5 pourvus de vis à oreilles 6 permettant de régler la pression.



   Les tiges 4 dont l'une est fixe et l'autre mobile, ou les deux mobiles, sont écartées progressivement l'une de l'autre de façon à étirer le tube 2. Au-delà d'une zone définie par les droites AB et correspondant à la zone a ci-dessus   définie,    ce tube prend un aspect cylindrique régulier, son diamètre extérieur diminuant et devenant égal à Do tandis que le diamètre intérieur est lui-même réduit et égal à d2.



   Le taux d'allongement doit être tel que celui-ci permettre ensuite l'introduction du tube allongé   22    obtenu à l'intérieur de la pièce tubulaire 1. En d'autres termes,   D3    doit être rendu par l'allongement inférieur à d.  



   Dans la pratique, il est recommandable d'utiliser pour le diamètre D1 du tube 2 initial une valeur d'environ   206/o    supérieure à celle du diamètre intérieur d de la pièce 1. Dans ces conditions, on peut prévoir un allongement tel que le diamètre extérieur Do du tube   22    après cet allongement soit inférieur d'environ   25 0/o    au diamètre initial D1, ce qui ramène D2 à être égal à   90/o    de d.



   Dans le cas de l'exemple numérique visé plus haut, l'expérience a montré que la réduction de   25' /o    du diamètre extérieur du tube de p. t. f. e. était obtenu si la longueur de celui-ci était sensiblement doublée.



   Compte tenu du fait que le p. t. f. e. est à   l'état    non cuit, on peut aisément atteindre et dépasser un allongement de   100 /o    sans rupture du tube et avec des forces d'extension relativement faibles.



   A la fin de l'extension, les caractéristiques numériques du tube   22    sont alors les suivantes :   D2 =      4, 5 mu, La = 2L.   



   Dans la pratique, avant de déterminer le taux d'allongement nécessaire pour obtenir le diamètre   D,    désiré, on peut avantageusement construire par points d'après un échantillon la courbe d'extensiométrie du genre de celle représentée fig. 6 où   l'on    a noté jusqu'à la rupture en abscisses le pourcentage d'allongement (L'-L)/L et en ordonnées le diamètre extérieur   D2    en fonction de la grandeur précédente. On obtient ainsi une courbe G pouvant être tracée jusqu'au taux d'allongement provoquant la rupture du tube de p. t f. e. On voit que dans le cas de l'exemple numérique considéré, pour un taux d'allongement de   100"/o,    la diminution du diamètre Do est de l'ordre de   25 O/o.   



   Le tube étiré   28    est ensuite coupé au voisinage de ses extrémités suivant AB pour éliminer les parties terminales de diamètre irrégulier.



   Le tube 23 souple, parfaitement cylindrique, de longueur 2 L et le diamètre Do ainsi obtenu est alors enfilé dans la pièce tubulaire 1 (fig. 3). Cette opération ne présente pas de difficultés compte tenu du fait que le p. t. f. e. est autolubrifiant. De plus le tube 23 est très souple et se prête aisément. Si la pièce 1 est de grande longueur, I'opération peut être assurée au moyen d'un cordon de tirage attaché à l'une des extrémités du tube 23 et permettant de faire coulisser ce dernier. On peut également obtenir ce résultat en plaçant les pièces 1 et 23 de manière sensiblement verticale, après avoir attaché un poids au tube 23.



   L'introduction du tube 23 est arrêtée lorsque son extrémité antérieure 8 est venue dans le plan de l'extrémité 9 correspondante de la pièce tubulaire 1. A ce moment, (tube représenté suivant la position    en en traits mixtes sur la fig. 4), le tube fait saillie    hors de la pièce 1 sur une longueur sensiblement égale à L.



   Il est alors préférable de fixer les extrémités libres en concordance des pièces 1 et   24,    par exemple au moyen d'un anneau extensible 11. On procède ensuite à l'exécution de la dernière phase du procédé. Celle-ci consiste à chauffer l'ensemble des pièces 1 et 24 à une température au moins égale à celle de frittage du p. t. f. e., c'est-à-dire sensiblement comprise entre 350 et 3800 C.



   Ce chauffage n'est pas uniforme sur toute la longueur de la pièce 1, mais il est réalisé progressivement de telle sorte que la zone de chauffage progresse à partir de l'extrémité 9 vers l'autre extrémité de cette pièce. Un tel effet peut être assuré en faisant coulisser le long de la pièce 1 un four annulaire 12 dont on a schématisé en 13 les résistances de chauffage, ce four progressant suivant G à partir d'une position initiale 120. Une autre solution consiste à faire coulisser à l'intérieur du four 12 supposé fixe, l'ensemble des pièces 1 et 24 dans le sens K opposé à G.



   Dans le cadre de l'exemple décrit, pour un chauffage à une température de 3650 C, la durée de chauffe est de préférence égale à 1/4 d'heure environ.



  On constate alors au cours de ce chauffage que le tube 24 tend à reprendre son diamètre   Dt    initial et correctement à ce déplacement radial tend à reprendre aussi son épaisseur initiale   (D,-d),    en vertu d'un phénomène de mémoire plastique. Sous l'effet de cette expansion radiale, le tube vient se plaquer contre la paroi de la pièce tubulaire 1 dont il épouse les inégalités. Le phénomène de mémoire plastique peut s'expliquer en supposant que le chauffage provoque une libération des contraintes internes auxquelles était soumis le tube de p. t. f. e.



   Sur la   fig. 4,    on a supposé que la moitié (soit une longueur L/2 de la pièce 1) avait été traitée, dans ces conditions le tube 24 fait saillie hors de cette pièce 1 en 25 sur une longueur correspondant à L/2. A la fin de l'opération, la totalité de la partie en saillie du tube de p. t. f. e. s'est résorbée par suite de la tendance à la reprise des dimensions initiales en même temps la pièce 1 se trouve complètement recouverte d'une gaine intérieure 26 qui en épouse parfaitement la forme (fig. 5).



   Le procédé décrit permet ainsi de réaliser de façon simple et économique des pièces tubulaires gainées d'une couche de p. t. f. e. fritté d'épaisseur quelconque présentant une haute adhérence et une parfaite cohésion. Ces pièces tubulaires peuvent être ainsi utilisées pour constituer des tuyauteries résistant à la pression, aux agents corrosifs et aux températures élevées.
 



   REVENDICATIONS
 I. Procédé pour la fabrication de pièces tubulaires de nature quelconque gainées intérieurement d'une garniture continue et adhérente de polytétrafluoréthylène (p. t. f. e.), caractérisé par la succession d'opérations suivantes: on part d'un tube de p. t. f. e. extrudé non cuit dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre intérieur de la pièce tubulaire, on étire ce tube de p. t. f. e. de telle 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.



   

Claims (1)

1. **ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **.

   Dans la pratique, il est recommandable d'utiliser pour le diamètre D1 du tube 2 initial une valeur d'environ 206/o supérieure à celle du diamètre intérieur d de la pièce 1. Dans ces conditions, on peut prévoir un allongement tel que le diamètre extérieur Do du tube 22 après cet allongement soit inférieur d'environ 25 0/o au diamètre initial D1, ce qui ramène D2 à être égal à 90/o de d.

   Dans le cas de l'exemple numérique visé plus haut, l'expérience a montré que la réduction de 25' /o du diamètre extérieur du tube de p. t. f. e. était obtenu si la longueur de celui-ci était sensiblement doublée.

   Compte tenu du fait que le p. t. f. e. est à l'état non cuit, on peut aisément atteindre et dépasser un allongement de 100 /o sans rupture du tube et avec des forces d'extension relativement faibles.

   A la fin de l'extension, les caractéristiques numériques du tube 22 sont alors les suivantes : D2 = 4, 5 mu, La = 2L.

   Dans la pratique, avant de déterminer le taux d'allongement nécessaire pour obtenir le diamètre D, désiré, on peut avantageusement construire par points d'après un échantillon la courbe d'extensiométrie du genre de celle représentée fig. 6 où l'on a noté jusqu'à la rupture en abscisses le pourcentage d'allongement (L'-L)/L et en ordonnées le diamètre extérieur D2 en fonction de la grandeur précédente. On obtient ainsi une courbe G pouvant être tracée jusqu'au taux d'allongement provoquant la rupture du tube de p. t f. e. On voit que dans le cas de l'exemple numérique considéré, pour un taux d'allongement de 100"/o, la diminution du diamètre Do est de l'ordre de 25 O/o.

   Le tube étiré 28 est ensuite coupé au voisinage de ses extrémités suivant AB pour éliminer les parties terminales de diamètre irrégulier.

   Le tube 23 souple, parfaitement cylindrique, de longueur 2 L et le diamètre Do ainsi obtenu est alors enfilé dans la pièce tubulaire 1 (fig. 3). Cette opération ne présente pas de difficultés compte tenu du fait que le p. t. f. e. est autolubrifiant. De plus le tube 23 est très souple et se prête aisément. Si la pièce 1 est de grande longueur, I'opération peut être assurée au moyen d'un cordon de tirage attaché à l'une des extrémités du tube 23 et permettant de faire coulisser ce dernier. On peut également obtenir ce résultat en plaçant les pièces 1 et 23 de manière sensiblement verticale, après avoir attaché un poids au tube 23.

   L'introduction du tube 23 est arrêtée lorsque son extrémité antérieure 8 est venue dans le plan de l'extrémité 9 correspondante de la pièce tubulaire 1. A ce moment, (tube représenté suivant la position en en traits mixtes sur la fig. 4), le tube fait saillie hors de la pièce 1 sur une longueur sensiblement égale à L.

   Il est alors préférable de fixer les extrémités libres en concordance des pièces 1 et 24, par exemple au moyen d'un anneau extensible 11. On procède ensuite à l'exécution de la dernière phase du procédé. Celle-ci consiste à chauffer l'ensemble des pièces 1 et 24 à une température au moins égale à celle de frittage du p. t. f. e., c'est-à-dire sensiblement comprise entre 350 et 3800 C.

   Ce chauffage n'est pas uniforme sur toute la longueur de la pièce 1, mais il est réalisé progressivement de telle sorte que la zone de chauffage progresse à partir de l'extrémité 9 vers l'autre extrémité de cette pièce. Un tel effet peut être assuré en faisant coulisser le long de la pièce 1 un four annulaire 12 dont on a schématisé en 13 les résistances de chauffage, ce four progressant suivant G à partir d'une position initiale 120. Une autre solution consiste à faire coulisser à l'intérieur du four 12 supposé fixe, l'ensemble des pièces 1 et 24 dans le sens K opposé à G.

   Dans le cadre de l'exemple décrit, pour un chauffage à une température de 3650 C, la durée de chauffe est de préférence égale à 1/4 d'heure environ.

   On constate alors au cours de ce chauffage que le tube 24 tend à reprendre son diamètre Dt initial et correctement à ce déplacement radial tend à reprendre aussi son épaisseur initiale (D,-d), en vertu d'un phénomène de mémoire plastique. Sous l'effet de cette expansion radiale, le tube vient se plaquer contre la paroi de la pièce tubulaire 1 dont il épouse les inégalités. Le phénomène de mémoire plastique peut s'expliquer en supposant que le chauffage provoque une libération des contraintes internes auxquelles était soumis le tube de p. t. f. e.

   Sur la fig. 4, on a supposé que la moitié (soit une longueur L/2 de la pièce 1) avait été traitée, dans ces conditions le tube 24 fait saillie hors de cette pièce 1 en 25 sur une longueur correspondant à L/2. A la fin de l'opération, la totalité de la partie en saillie du tube de p. t. f. e. s'est résorbée par suite de la tendance à la reprise des dimensions initiales en même temps la pièce 1 se trouve complètement recouverte d'une gaine intérieure 26 qui en épouse parfaitement la forme (fig. 5).

   Le procédé décrit permet ainsi de réaliser de façon simple et économique des pièces tubulaires gainées d'une couche de p. t. f. e. fritté d'épaisseur quelconque présentant une haute adhérence et une parfaite cohésion. Ces pièces tubulaires peuvent être ainsi utilisées pour constituer des tuyauteries résistant à la pression, aux agents corrosifs et aux températures élevées.

   REVENDICATIONS I. Procédé pour la fabrication de pièces tubulaires de nature quelconque gainées intérieurement d'une garniture continue et adhérente de polytétrafluoréthylène (p. t. f. e.), caractérisé par la succession d'opérations suivantes: on part d'un tube de p. t. f. e. extrudé non cuit dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre intérieur de la pièce tubulaire, on étire ce tube de p. t. f. e. de telle sorte que respectivement sa longueur devienne notablement supérieure et son diamètre extérieur inférieur aux grandeurs correspondantes de la pièce tubulaire, on introduit le tube de p. t. f. e. ainsi étiré dans la pièce tubulaire en l'y fixant à l'une des extrémités après quoi on chauffe l'ensemble à une température au moins égale à la température de frittage du p. t. f. e.

   en déplaçant progressivement la zone de chauffage depuis l'extrémité commune précitée vers l'autre extrémité.

   II. Pièce tubulaire fabriquée selon le procédé de la revendication I.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé conforme à la revendication, caractérisé en ce que le tube de p. t. f. e. extrudé utilisé présente avant son allongement une longueur sensiblement égale à celle de la pièce tubulaire à gainer.

   2. Procédé conforme à la revendication, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du tube de p. t. f. e. extrudé est supérieur d'environ 2O0/o au diamètre intérieur de la pièce tubulaire, l'étirage amenant ensuite le diamètre extérieur du tube considéré à être réduit d'environ 25 /o ce qui permet son introduction dans la pièce tubulaire.