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May 25, 2023

Tube d'étirage avec une épaisseur de paroi variable

Bien que l'étirage d'un tube pour modifier ses dimensions n'ait rien de nouveau, l'étirage avec un mandrin dynamique étroitement contrôlé est une technologie unique qui peut conférer une épaisseur de paroi variable. NDLR : ceci

Bien que l'étirage d'un tube pour modifier ses dimensions n'ait rien de nouveau, l'étirage avec un mandrin dynamique étroitement contrôlé est une technologie unique qui peut conférer une épaisseur de paroi variable.

Note de l'éditeur : cet article couvre un processus spécifique d'étirage de tubes. Pour un aperçu du dessin, voir « Principes de dessin de tubes ».

Dessiner un tube sur un banc de tirage n’a rien de nouveau. Que le banc utilise un chariot tiré par une chaîne ou utilise un système hydraulique pour faire fonctionner le chariot de traction, le processus peut modifier le diamètre extérieur, le diamètre intérieur et l'épaisseur de paroi du tube. Le dessin peut également améliorer la finition de la surface et même affiner la structure du grain.

Le processus d'étirage le plus simple, l'enfoncement, réduit le diamètre extérieur et le diamètre intérieur et peut modifier l'épaisseur de la paroi, en fonction de la conception de la matrice et du rapport D/t du tube. Un opérateur d'équipement utilise un processus de pointage pour réduire le diamètre extérieur du tube à une extrémité, puis alimente l'extrémité pointue à travers la matrice. À partir de là, le banc d’étirage fait le reste, tirant toute la longueur du tube à travers la filière.

"Le tube étiré existe depuis cent ans", a déclaré Paul Russo, président et copropriétaire de George A. Mitchell Co. "Le dessin avec un mandrin flottant, semi-flottant ou entièrement flottant, existe également depuis de nombreuses années." D'autres processus de dessin courants utilisent des mandrins fixes. Le mandrin, parfois appelé bouchon de mandrin, est inséré à l'intérieur du tube pointu, est avancé jusqu'à ce qu'il s'approche du roulement de matrice et repose dans une position stationnaire au début du tirage.

Bien que ces processus soient plus que suffisants pour de nombreuses applications de dessin, les ingénieurs de George A. Mitchell Co. ont trouvé un moyen de concevoir une variante du processus de dessin conventionnel. Ce processus innovant consiste à déplacer le mandrin pour faire varier le diamètre intérieur au fur et à mesure que le tube est tiré.

Bien que de nombreux produits soient fabriqués à partir d'un matériau d'épaisseur de paroi constante, qu'il s'agisse de plaques, de feuilles, de tuyaux, de tubes ou de profilés, de nombreux produits bénéficieraient également d'une épaisseur de paroi variable. Utiliser le matériau le plus léger pour une grande partie d'un produit et un matériau plus lourd uniquement là où cela est nécessaire (pour la résistance, pour le soudage à une autre pièce, pour le filetage ou pour toute autre caractéristique de conception) permettrait d'optimiser la consommation de matériau et le poids du produit.

Pour faire varier le diamètre intérieur d'un tube, les ingénieurs de Mitchell ont mis au point un mandrin sur une tige de mandrin programmé pour un mouvement dynamique. La matrice a un angle inclus et un roulement droit, tandis que le mandrin a un cône de conception critique. Le mouvement du mandrin est contrôlé avec précision pendant le processus d'étirage, et le résultat est un tube conçu sur mesure pour son application : un tube avec une épaisseur de paroi variable.

"Déplacer un mandrin n'a rien de nouveau", a déclaré Russo. "Le contrôle de la position statique d'un mandrin, par exemple pour compenser l'usure, se fait depuis longtemps via des dispositifs de réglage des vis du mandrin."

Bien que cette technologie ait un potentiel dans d'innombrables applications, le personnel de Mitchell a trouvé la plus grande utilisation dans l'industrie automobile.

Bien que l'étirage d'un tube pour modifier ses dimensions n'ait rien de nouveau, l'étirage avec un mandrin dynamique étroitement contrôlé est une technologie unique qui peut conférer une épaisseur de paroi variable.

"De nombreuses voitures de sport ont des arbres de transmission tubulaires en aluminium", a déclaré Russo. « Enlever le poids sur toute la longueur du tube permet de réduire le poids du véhicule, et cette technologie peut l'épaissir aux extrémités, là où il a besoin de force pour se fixer à la transmission et au différentiel », a-t-il déclaré.

Utiliser un tube en aluminium à paroi mince pour un arbre de transmission peut sembler être une recette pour un désastre, surtout compte tenu du couple généralement développé par une automobile haute performance, mais ce n'est pas le cas.

"La rigidité vient bien plus du diamètre que de l'épaisseur de la paroi", a déclaré Russo. "Le calcul de la rigidité prend le diamètre à la puissance quatre."

Au moins une conception de pointe d'écrasement automobile utilise un tube étiré qui présente une épaisseur de paroi variable. La pointe d'écrasement, également connue sous le nom de crash box, est située entre le pare-chocs et le châssis pour absorber une partie de l'énergie d'un impact afin que moins de cette énergie soit transférée à l'habitacle des passagers. C'est comme un amortisseur qui ne fonctionne qu'une seule fois.