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Perfectionnements aux câbles en fils métalliques.
Le but de la présente invention est de fournir un câble métal- lique fabriqué au moyen d'un fil d'acier possédant des propriétés qui le rendent spécialement apte à répondre aux sollicitations dont il est l'objet pendant l'emploi, par un procédé qui permet une sim- plification de la méthode de fabrication du fil d'acier pour câbles.
Un câble métallique est soumis en général au cours de son exis- tence à des efforts variés. Ce fait est évident dans le cas de câ- bles qui passent sur des tambours et des poulies et qui subissent en conséquence des flexions répétées, mais cela est vrai également, dans une mesure plus ou moins grande, des câbles qui ont à suppor- ter des chocs aux extrémités, des vibrations latérales ou longitu- dinales ou qui sont attachés à des charges subissant des accéléra- tions et des ralentissements. Le fil de semblables càbles est sou- mis à des efforts alternatifs ou variables.
Le fil pour câbles est fabriqué avec des limites étroites de résistance à la t,raction, habituellement dans des limites de 1600kg. par centimètre carré, mais même si la résistance moyenne à la trac- tion est élevée, les limites de fatigue dans le cas d'effort alter- natif ou variable sont comparativement basses,inférieures à ¯ 3200kg.
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par centimètre carré sous des flexions répétées. Le fil est dé- fini par le procédé de fabrication de l'acier -basique, acide ou acide spécial- et par sa résistance à la traction. La résistance à la traction du fil dépend de la composition de l'acier à l'aide duquel il est fabriqué, composition dans laquelle la teneur en carbone est le facteur important sous ce rapport, et du degré d' étirage du fil, en particulier après le dernier recuit.
L'acier est fourni au tréfileur sous la forme de tiges d'en- viron 6 mm. de diamètre et un certain degré d'étirage consomme la plasticité de l'acier qui doit être recuit avant de pouvoir subir de nouveaux passages dans les filières.
La grande résistance à la traction du fil de càble est le ré- sultat de l'augmentation de résistance par étirage. rien que la résistance à la traction du fil soit augmentée par l'étirage, il n'y a pas d'amélioration correspondante de sa résistance s'il est soumis à des efforts variables ou se renver- sant .
On a montré plus haut que l'état de l'acier dans le fil à cà- ble n'est pas si différent de celui de l'acier initial ou recuit que peut le faire croire la considération de la seule résistance à la traction. La différence qui existe en réalité est le résul- tat du travail mécanique pendant l'étirage, et elle est accompa- gnée d'une grande limite d'élasticité et d'une grande résistance a la rupture du fil, calculées également sur une section réduite.
Il a été établi que la résistance à la fatigue d'un acier est en relation avec sa limite d'élasticité naturelle et non avec la li- mite d'élasticité éventuellement artificielle sous une tension simple. La limite naturelle d'élasticité de l'acier dans un fil n'est pas augmentée de façon appréciable par l'étirage, et la ré- sistance élastique à la traction, artificiellement élevée, peut être détruite par un traitement mécanique d'un genre différent, notamment par des efforts inverses qui, dans le cas d'un fil, peu- vent être appliqués par une flexion en sens inverse.
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La conclusion est que la résistance accrue à la traction d'un fil métallique n'est pas accompagnée d'une amélioration correspon- dante de la résistance aux efforts variables ou se renversant, par- ticulièrement à ces derniers. L'expérience a confirmé cette con- clusion et a montré que des fils ayant des résistances à la trac- tion telles que celles employées pour les càbles techniques se bri- sent après moins d'un million de flexions pour des efforts ne dé- passant pas + 3200kg. par centimètre carré, et qu'un fil de grande résistance à la traction est médiocrement supérieur, si même il l' est, à un fil de faible résistance ou même à un fil recuit.
Actuellement, le fil est étiré jusqu'à une résistance à la ,traction requise et l'on ne s'occupe pas de la résistance à la fa- tigue. On n'a pas observé antérieurement que même le travail mé- canique extrème subi par le fil de càble a peu d'effet 'sur sa ré- sistance à la fatigue. Les considérations qui précèdent indiquent le but de la présente invention qui est d'étendre la limite élas- tique naturelle du fil de càble pour augmenter la limite des efforts de sécurité dans le cas d'efforts variables ou se renversant.
Pour obtenir ce résultat, conformément à la présente invention, le fil reçoit un traitement thermique approprié,
Suivant le mode préféré de réalisation de la présente invention, la limite élastique du fil est augmentée par un chauffage à une tem- pérature allant de 780 à 900 C et par un refroidissement brusque, et en vue de conserver une certaine ductilité, par un réchauffage à une température plus basse, de 200 à 500 C, suivant la composition de l'acier employé et la valeur de la ductilité à recouvrer. La première opération est habituellement appelée une trempe et la se- conde un recuit. De semblables traitements sont connus dans leurs applications à du métal en masse -pièces de machine, éprouvettes d' essai, etc.- mais n'ont pas encore été appliqués à du fil métalli- que pour augmenter sa résistance à la fatigue.
Conne on ne laisse au fil qu'une minime ductilité, il doit être amené pratiquement à sa dimension finale avant d'être soumis au traitement thermique.
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Les propriétés du fil terminé dépendent de la composition de l'acier et de son traitement thermique. Pour plus de facilité, ce dernier sera appelé traitement thermique final, mais le fil peut être lé- gèrement étiré après ce traitement, dans un but particulier, en vue d'assurer par exemple la précision des dimensions et un fini conve- nable ou bien pour la galvanisation du fil étiré. Cet étirage final aura un effet négligeable sur la résistance à la fatigue.
Le fil perfectionné pour càble est établi avec une résistance élevée à la fatigue, ce qui est la considération principale, qui est nécessairement associée à une résistance élevée à la tension.
On a expliqué que l'inverse n'est pas vrai vu que le fil peut être étiré jusqu'à une résistance élevée à la traction, comme jusqu'à présent, alors que sa résistance à la fatigue est faible. Les limi- tes de fatigue améliorées sont obtenues par un traitement thermique final approprié d'un acier qui est choisi de façon à répondre à ce traitement. Un fil d'acier acide est nécessaire lorsqu'un cable doit passer sur des poulies ou des tambours comme dans les grues ou les ascenseurs, le fil basique étant absolument proscrit.
Les limi- tes de fatigue les plus élevées trouvées antérieurement pour un fil acide, les essais comprenant des fils de grand diamètre qui sont faits en acier à plus forte teneur en carbone et qui sont naturelle- ment plus solides, ont été inférieures à + 2900kg. par centimètre carré. Il est raisonnable de conclure par conséquent que le choix de l'acier et le traitement thermique proposés sont nécessaires si les limites de fa.tigue doivent être étendues au-delà de ¯ 3200kg. par centimètre carré sous des flexions répétées.
On dispose d'aciers variés qui contiennent des quantités dif- férentes de carbone, de manganèse, de nickel, de chrome et d'autres constituants ajoutés et qui permettent un choix considérable pour les matières dont on peut faire un fil ayant une résistance améliorée à la fatigue, la méthode de fabrication comportant un traitement thermique approprié après que le fil a été amené approximativement à sa dimension finale.
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Dans l'hypothèse de la subdivision usuelle des aciers en aciers au carbone ordinaires et en aciers spéciaux, un acier particulier de chaque groupe a été indiqué ici pour servir d'exemple concernant le choix et le traitement thermique pour la fabrication du fil.
1. Un acier à forte teneur en carbone, 0,8 - 1,2% de carbone, chauffé à 800 C, trempé, chauffé à nauveau à 460 C et refroidi à l'air.
2, Un alliage d'acier à teneur moyenne en carbone, par exemple 0,4% de carbone, 3)É oi e nickel, 0,2% de chrome, cha.uffé à 790 C, trempé dans l'huile, chauffé de nouveau à 200 C et refroidi 8 l'air.
Revendications.
1.- Un procédé de fabrication de f,il d'acier pour câbles métal- liques ayant une résistance élevée à la fatigue, caractérisé en ce que le fil est d'abord réduit à sa dimension finale ou à peu près à sa dimension finale par des procédés ordinaires d'étirage des fils métalliques et est ensuite soumis à un traitement thermique compre- nant une trempe et un recuit, ce qui augmente les limites de fati- gue de la matière.