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Procédé et di4poitif pour 1- fabric8tion de t.1J,"u" som noudure.
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Les tuyaux san'= soudure, en rsrticulier Ij3 tuyaux de fer, sont f-30r':Lu';S soit pr laminage soit par étirage à travers une sarie de calibres de dimensions de plus en plus réduites. Dans ce dernier procéda de fabrication, la grande fatigue de 18,\matière travaillée dans les divers caliores ne permet de faire varier les dimensions alun calibre au suivant que par des degrés relativement petits. Pour la même raison, la.vitesse de passage de la matiére à travers les calibres ne ,peut être que relativement faible, de sorte que l'on ne peut pas pousser trop loin l'étirage ou la réduction de l'épaisseur des parois du tube dans une seule operation.
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Dans le procède de laminage on se heurte aux mêmes causes de limitation. Dans ce procède le tuyau brut placé sur un mandrin est allongé avec diminution simultanée de l'épaisseur de ses parois, antre deux rouleaux calibreurs entraînés mécaniquement, ces rouleaux assurant à la fois le travail. et l'avancement de la pièce. Pour pouvoir assurer l'avancement de la pièce, les rouleaux doivent avoir un diemétre relativement grand par rapport au diamètre de pas- sage du calibre, le diamètre des rouleaux étant un multiple du diamètre de passage du calibre. On ne peut, par conséquent, obtenir dans un seul passage par le laminoir, qu'une diminu- tion de l'épaisseur relativement petite des parois, de sorte que dans une seule opération on ne peut guère arriver plus loin qu'avec le premier procédé d étirage.
L'invention concerne, par contre, un procédé permet- tant d'augmenter à la fois la vitesse de passage à travers les calibres, ainsi que le degré de diminution de l'épais- seur des parois et le degré d'allongement de la matière, de maniére pouvoir obtenir en une seule opération, partir du tuyau brut, des tuyaux dans le genre de ceux utilises pour les canalisations de gaz, c'est à dire des tuyaux ayant des épaisseurs de 2,5 mm. et moins.
Dans le nouveau procède on fait passer à force le tuyau brut chauffe au rouge et emmanché sur un mandrin, à l'aide d'un dispositif d'avancement spécial, travers des calibras constitués par des rouleaux pouvant tourner librement, ces rouleaux n'etant cependant pas entraînes mecaniquement.
L'avancement du mandrin portant 1-' matière . trav;iller peut être obtenu d'une manière quelconque, par exemple de la maniére connue par tirage ou poussage. Dans ce dernier cos on emploie un tuyu brut fermeé un bout et c'est sur ce bout que vient pousser le m ndrin.
Dans le proced; de poussage c'est sur le fend. ferme
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que s'exerce le plus grand effort, et c'est cet effert qui fixe le nombre meximum de calibres que l'on peut laisser agir simultanément eur la matière, et dont dépend l'extension maxima que l'on peut obtenir en une seule opération.
Les calibres rouleaux mentionnés ci-dessus permettent, en effet, d'augmenter l'extension obtenue dans chacun des ca- libres, et de diminuer la résistance totale offerte par toute la série des calibres, d'où une augmentation de l'extension totale que l'on peut obtenir en une opération, par rapport au procédé connu. Dans le procédé connu, l'effort s'exerçant sur le fond fermé du tuyau vient cependant également fixer une limiteà l'extension maxima obtenable en une seule opération.
L'effort exercé au point d'attaque du mandrin de poussage peut être diminué en assistant l'avancement du tuyau à tra- vers les calibres au moyen de rouleaux calibreurs à entraine- ment mécanique, ces rouleaux attaquant directement le tuyau travaillé et le faisant avancer avec son mandrin. Les rouleaux doivent avoir, dans ce cas, un diamètre au moins égal a deux fois le diamètre de passage des calibres.
Les rouleaux calibreurs non entraînés mécaniquement, n'ayant pas assurer l'entraînement du tuyau et n'étant qu'entraînés par celui-ci, peuvent avoir un diamètre bien plus réduit. Le diamètre de ces rouleaux est fait aussi petit que le permettent les considérations de construction de l'ap- pareil. On peut, en fait, descendre, pour ces rouleaux, à un diamètre inférieur au double du diamètre de passage des cali- bres.
On dispose de préférence des rouleaux calibreurs meca- niquement entrainés, de grand diamètre et une ou plusieurs sé- ries de rouleaux calibreurs fous, de diamètre réduit, alterna- tivement les uns à la suite des autres.
La diminution de l'effort exercé sur le bout fermé du tuyau dans le procédé de poussage peut cependant être obtenue
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aussi dans l'aide de rouleaux calibreurs entrainés, de la manière décrite dans la suite, en disposant des rouleaux calibreurs les uns à la suite des autres, dans lesquels le frottement ou l'extension produite, prend des valeurs dif- férentes.
Dans les dessins on a representé le dispositif pour 1' exécution du nouveau rocd, dans trois exemples de réalisation.
La figure 1 est une coupe verticale longitudinale d'un
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banc d'étirage par poussage suivant l'invéntion.
Les figures 2 et 3 sunt des coupes suivant la ligne 2-2 et 3-3 respectivement, de la figure 1.
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La fit:'Jre 4 représente un exemple avec vancement p?r rouleaux, on coupe 10nLitudin le.
La figure 5 représente un exemple de la ùisjos-Ltion des calibres de frottement et des calibres d' extenslon, et 1 : fijjre 6, un exemple de réalisation d'une ;: -urc ae r>'àl3S'ix pour un calibre d'extension.
Le tuy 'J brut 1, )ress6, ferm-- 3 un bout et chauffa rou c-e (figure 't est glisse sur le mandrin 2. Ce mandrin est pousse de 1-. manière connue à l'aide de la crémaillère 3 dans le guide 4, à travers une
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série de calibres 5s., 9, 5c. Le mandrin peut aussi être poussé en avant de toute autre manière, par exemple au moyen de galets de friction.
Suivant l'invention, les calibres sont constitués par des rouleaux 6 pouvant tourner librement mais non entrai- nés mécaniquement, dont le plus petit diamètre d est de pré- férence plus petit que deux fois le diamètre de passage d1 du calibre constitué par les rouleaux. La valeur la plus ap-
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propriée a donner au diamètre d des rouleaux calibreurs est une valeur égale au diamètre de passage d1 ou plus petite que celle-ci. De tels rouleaux calibreurs de diamètre réduit
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permettent d'obtenir à chaque degré un allongement ou une di- minution des parois bien plus considérable du tuyau travaille, que ne le permettent les calibres ordinaires non tournants, sans causer pour cela des efforts exagéras dans la matière travaillée.
La résistance offerte au passage du tuyau par les calibres rouleaux de diamètre réduit de ce genre, est bien plus faible que dans le cas de calibres non tournants, de sorte que l'on peut augmenter dans des proportions très sensibles la vitesse d'avancement. L'extension d'un tuyau, à partir de la matière brute jusque, par exemple, à des é- paisseurs de 2,5mm. environ ou moins, dans le cas des tuyaux à gaz, peut être obtenue en un temps si court, que le tuyau n'a pas le temps de se refroidir au-dessous de la temperature de travail, ce qui permet d'obtenir le tuyau dans sa forme definitive en une seule opération.
Comme dans ce procède la matière ne se trouve soumise à aucun effort éleve, le nouveau procédé permet la fabrication de tuyaux à parois minces en une seule opération avec des fers, des aciers ou des métaux de qualités telles aue leur travail avec les anneaux d'étira- ge ordinaires serait très difficile sinon impossible.
La figure 2 représente . titre d'exemple un calibre constitué par trois rouleaux. Le calibre pourrait toutefois être constitué aucei p r deux ou par quatre rouleaux. Les divers calibres consécutifs sont décalés les uns par rapport aux autres de le maniére habituelle dans les laminoirs conti- nus.
L'invention peut être utilisée non seulement avec la procédé par poussage, mais aussi avec le procède d'etirage proprement dit. Dans ce cas le mandrin 3 n'est pas pousse en avant, mais il est tire à travers les calibres à rouleaux; om emploie, dans ce procédé, des tuyaux bruts ouverts aux deux bouts.
Taans la figure 4, le tuyau 1, est entrainé à travers une
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série de calibres, avec son mandrin 2. Cescallibres consistent alternativement en rouleaux d'entraînement 7a, 7b mils méca- niquement, et en rouleaux fous 5a, 5c, 5c, 5d, Ces derniers servent uniuenent à réduire l'épaisseur des parois et pro- duire l'extension du tuyau travaillé, et ont par suite dun diamètre réduit, de l'ordre de d. Les rouleaux mûs mécanique- ment, devant produire la force nécessaire à l'avancement du tuyau, ont, au contraire, un diamètre bien plus grand, par exemple plus grand que 3 d. Ils sont de ce fait beaucoup moins efficaces que les rouleaux calibreurs pour produire l'extension de la matière.
La valeur variable de l'effet de frottement et de l'ef- fet d'extension suivant le rapport du diamètre des rouleaux au diamètre de passage du calibre peut être utilisée pour di- minuer l'effort de traction dans le procédé par poussage, en faisant état des considérations suivantes.
Les rouleaux de chaque calibre devant permettre d'ob te- nir une extension aussi grande que possible avec le moins de frottement possible, ces rouleaux ne doivent présenter qu'un diamètre aussi réduit que possible, ce diamètre étant de préférence de l'ordre de grandeur du diamètre de passage du calibre, et de toute façon inférieur au double de ce diamètre de passage.
L'augmentation du diamètre des rouleaux entraine une augmentation du frottement engendré dans le calibre et une diminution de la limite d'extension que peut donner le calibre, ces effets allant en croissant jusqu'à ce que, quand le diamè- tre des rouleaux est suffisamment élevé, le frottement devient assez grand pour que les rouleaux, mùs mécaniquement, tirent le tuyau entre eux et agissent comme rouleaux calibreurs.Dns la pratique on utilise, pour obtenir ce dernier effet, des rouleaux dent le diamètre est un multiple du diamètre de pas- sage du calibre, ce diamètre étant au moins égal a quatre fois
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le diamètre de passage.
L'invention tire parti de ce fait en disposant, en plus des rouleaux calibreuers produisa,nt a- vec peu de flottement une extension relativement considérable, rouleaux dont le diamètre est aussi réduitque possible (plus petit que deux fois le diamètre de passage du calibre), ap- pelés "calibres d'extension", et entre lesdits calibres d'extension, ou après eux, d'autres calibres constitués par des rouleaux fous, et dont le diamètre minimum est plus grand que celui des calibres d'extension. A cause de la vapeur élevée du frottement dans ces calibres et de leur effet d'extension relativement réduit, ces calibres seront appelés dans la suite "calibres de frottement". Dans ces derniers ca- libres, le tuyau travaillé, entrainé par le mandrin, est sou- mis à des forces de pression relativement élevées.
Ces for- ces appuient le tuyau fortement sur le mandrin produisant ainsi des forces de frottement élevées dirigées dans le sens contraire à l'avancement, c' est dire ussi dans le sens contraire à l'effort de traction exerce par le mandrin, for- ces qui viennent diminuer l'effort de traction. Le plus pe- tit diamètre des rouleaux des calibres de frottement est de préférence plus petit que le diamètre qu'il est nécessaire de donner aux rouleaux entrainés mécaniquement et assurant la traction et l'avancement du tuyau. Si l'on désigne le dia- mètre de passage du calibre par d, l'ordre de grandeur du dia- mètre minimum qu'il convient de donner aux rouleaux des ca- libres.de frottement, est compris entre 1,5 d et 4 d.
. On peut disposer les calibres de frottement par exem- ple comme dans la figure 5, dans laquelle un calibre de frot- tement 8a est disposé à la suite du dernier calibre d'exten- sion 5d, un ou plusieurs autres calibres de frottement 8b pouvant encore être intercalés entre deux calibres d'exten- sion consécutifs, dans le cas où la machine comporte une. quan- tité importante de calibres d'extension, et suivant le nombre
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de celx-ci.
Le frottement da glissement engendré dans les cali- bres d'extension peut encore être réduit en donnant aux rou- leaux de ces calibres, en coupe axiale, un rayon de cour- bure plus grand que le rayon de la section du tuyau à l'en- iroit correspondant, de manière que les rouleaux ne tou- chent le tuyau que dans le voisinage de leur plus petit dia- mètre.
La figure 6 montre à titre d'exemple une paire de rouleaux d un tel calibre d'extension, dans lequel le rayon de courbure R des rouleaux d'extension 5,5 est plus grand que le rayon r du tuyau travaillé. Chacun des calibres d'ex- tension est constitué par une paire de rouleaux disposee l'une à la suite de l'autre et décalée l'une par rapport à l'autre. Les rouleaux d'extension agissant sur la même sec- tion du tuyau ne sont pas nécessairement disposées par pai- res, et l'on peut aussi disposer dans la même section trois ou plusieurs de ces rouleaux.