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Procédé pour la fabrication de tiges ou de fils en zinc combiné avec un autre métal.
@ @ La présente invention est relative à un procédé pour la fa- 'brication de fils ou de tiges de zinc d'un genre spécial, savoir pour la fabrication de fils ou de tiges étirés en zinc, qui pos- sèdent soit une âme, soit une gaine d'un autre métal que la gai- ne, ou respectivement le noyau de zinc, le zinc l'emportant sur l'autre métal en ce qui concerne le rapport des quantités.
L'importance de l'invention réside en ce que la faculté d'é- tirage du zinc sous forme de fils ou de tiges n'existe que grâce à la combinaison du zinc avec un autre métal servant d'âme ou de gaine, et cela même quand le rapport de quantités de l'autre mé- tal au zinc est très faible. L'autre métal utilisé en combinai- son avec le zinc possède, des propriétés différentes du zinc au point de vue de l'élaboration, ou une structure cristalline d'un autre genre. De préférence, conformément à la présente inven- tion, on combinera avec le zinc des métaux ductiles. Un exemple de ces métaux est le plomb. Du fait de la ductilité du métal
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combiné au zinc, et qui forme le noyau ou la gaine, on arrive à ce que la tige ou le fil formé de zinc, qui est par lui-même fragile, ne se rompe pas lors de l'étirage.
En particulier, l'a- luminium ou un alliage d'aluminium en combinaison avec le zinc se prête très bien à la fabrication de fils ou de tiges en bimé- tal, car on a ainsi la possibilité de provoquer, par réchauffage ultérieur du fil de bimétal, une diffusion de l'un des métaux dans l'autre métal.
Pour expliquer le procédé, on se servira de la représenta- tion donnée par les dessins annexés. Sur les dessins, il est en- tendu que le rapport de quantités des deux métaux combinés, c'est- à-dire le rapport des épaisseurs des métaux l'un par rapport à l'autre, n'est indiqué que schématiquement dans le sens de la présente invention ; aucun rapport des épaisseurs, par exemple au- cun rapport de la couche formant noyau aux couches extérieures, n'est imposé par ces dessins d'une manière déterminée et avec une certaine échelle.
Dans la description qui suit, on parle constamment de l'alu- minium comme constituant 11'autre métal ; cependant, l'invention ne se limite aucunement à l'aluminium, mais on peut remplacer l'alumnium par un autre métal possédant des propriétés de ducti-' lité, On ne doit donc comprendre l'aluminium que comme constitu- ant un exemple propre à l'explication de l'invention.
Conformément à la présente invention, on peut mettre en oeu- vre le procédé en prenant comme matière première une plaque bimé- tallique présentant une âme relativement mince, ou une couche cen- trale relativement mince en aluminium, et, sur les deux faces, des couches épaisses de zinc, Cette plaque peut avoir été obtenue, d'une manière usuelle, par le procédé de placage, en ce sens que les deux couches épaisses de zinc ont été plaquées sur les deux faces de l'âme mince en aluminium. Une,plaque de ce genre est indiquée en coupe transversale sur la Fig.l, L'âme mince en alu- minium de cette tôle est désignée par 1, tandis que les deux cou-
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ches épaisses de zinc, sur les deux faces, sont désignées par 2.
Dans la plaque de tôle ainsi composée, on découpe, par exemple en employant la cisaille à rubans connue, telle qu'elle est utili- sée par exemple dans la confection du fil de laiton, une bande droite ou en spirale. La Fig. 2 montre l'obtention d'une bande en spirale.
On peut aussi partir de rubans plaqués qui ont été obtenus au laminoir et qui sont découpés en bandes longitudinales au moyen de la cisaille parallèle. on peut découper simultanément plusieurs de ces bandes longitudinales à partir du ruban de tôle. Sur la. Figure 3, on a indiqué en perspective une bande droite,
De préférence, on choisira la largeur de la bande découpée de façon que la section transversale soit quadratique, c'est-à- dire que la largeur de la bande découpée corresponde à l'épais- seur de la plaque de tôle. Cette section transversale est repré- sentée par la Fig.4 La bande ainsi obtenue est alors transfor- mée sur une étireuse en tiges et en fils ayant le profil désiré.
Ceci est réalisé, suivant la présente invention, de la manière suivante.
La bande préalablement découpée est d'abord rendue pointue son origine afin de pouvoir être introduite facilement dans la filière à profiler de 1'étireuse. La filière à profiler des- tinée à l'étirage préalable est constituée d'une manière parti- culière; en effet, la déformation de la section transversale doit se faire de telle façon qu'au cours des étirages suivants le noyau de la bande soit complètement entouré par les couches recouvrantes qui servent de gaine.
A cet effet, la filière à profiler est agencée de façon que la section transversale de la bande, au cours de l'étirage préalable (on entend par là le. pre- mier étirage de la bande) soit refoulée, dans la zone neutre, par les côtés, c'est-à-dire parallèlement aux couches de la bande;
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ensuite, les zones des deux surfaces latérales subissent un lé- ger allongement et sont incurvées suivant l'arrondi du profil.
La déformation de la section transversale quadratique (Fig.4), qui se produit conjointement avec l'étirage de la bande dans la direction longitudinale, est représentée schématiquement par les Figs. 5 à 9. Au cours de l'étirage préalable, les e8tés de la section transversale sont, comme le montre la Fig.5, enfoncés, ce qui provoque le refoulement de la zone médiane constituée par l'âme 1 en aluminium, En même temps, le profil permet un soulé- vement des surfaces des deux couches de zinc 2. De ce fait, la formation de la gaine se trouve préparée pour la passe suivante' d'étirage; cette formation se voit sur la Fig.6, Il est avanta- geux d'adapter la courbe latérale du profil destiné à l'étirage préalable, à l'angle/de glissement du zinc pour la température correspondante.
Le profilage en rond détermine l'entourage du noyau en aluminium 1 par les couches recouvrantes 2-2.
Du fait du progrès de la déformation par suite des opérations d'étirage, les couches de zinc 2 (Fig.4) se contractent sur les surfaces de la section de la bande, en sorte que l'âme d'alumi- nium 1 comprise entre les deux couches de zinc 2 est entièrement recouverte et ne peut plus être vue de l'extérieur. La défor- mation progressive de la section quadratique qui devient la sec- tion transversale ronde des tiges ou des fils, dans lesquels l'âme d'aluminium est entourée par une gaine de zinc entièrement fermée, est montrée schématiquement par les Figs. 6 à 9. Le pro- duit filiforme terminé a extérieurement l'aspect d'un fil de zinc pur massif.
A titre d'exemple du rapport de l'épaisseur de zinc à l'épaisseur d'aluminium, on peut indiquer que l'aluminium repré- sente 5 en poids du zinc. Ceci donne, pour une épaisseur de tôle de 10 mm environ, une épaisseur de 1,3mm environ de la cou- che d'aluminium formant le noyau, cette couche étant revêtue par
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placage de part et d'autres d'une couche de zinc ayant une épais- seur de 5mm environ.
Pour les tiges ayant une épaisseur plus grande, et possé- dent par exemple un diamètre de 10 à 20 mm et plus, on part a- vantageusement de rubans en tôle bimétallique, dans lesquels on peut découper des bandes longues ayant la largeur désirée. Ces bandes sont ensuite étirées en tiges ayant une section transver- sale ronde ou profilée autrement. La couche formant noyau et constituée par l'aluminium ou par un autre métal ductile ou ré- sistant à la traction n'a pas besoin forcément d'être notable- ment plus épaisse que dans les fils relativement minces, à con- dition que la couche ductile formant noyau suffise à donner la cohésion voulue aux deux couches de zinc et à rendre le produit suffisamment étirable.
Au moyen du procédé conforme à la présente invention, on peut aussi fabriquer des tiges ou des fils en zinc ayant une sur- face mince constituée par un autre métal, A cet effet, on par- tira d'une tôle de zinc revêtue par placage d'une couche d'alu- minium sur les deux faces. Sur la Fig.10, on a montré en section transversale une tôle de ce genre. 3 désigne la couche principa- le formée de zinc, qui présente sur chaque face une couche de pla- cage 4,4 en aluminium ou en alliage d'aluminium, Cette tôle est découpée en bandes de section transversale quadratique de la manière qui a été indiquée ci-dessus,.
La Fig. 11 montre la sec- tion transversale de la bande découpée, Cette bande est alors élaborée sur une machine à étirer, par déformation de sa section transversale, de façon a. fournir, comme on l'a expliqué ci-dessus, des tiges ou des fils. Sur la Fig.12, on a montré la section transversale d'étirage préalable (premier étirage). sur les Figs. 13 à 16, on a indiqué la déformation ultérieure de la sec- tion transversale par les passes suivantes d'étirage, jusqu'à la . section transversale définitive, les indications étant simplement
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schématiques.
On voit que les deux couches recouvrantes d'alu- minium 4 sont étirées progressivement autour des surfaces de sec- tion de la couche de zinc 3, Après le dernier étirage, le zinc est entièrement entouré par le métal recouvrant 4, Les tiges ou les fils de zinc de ce genre sont employés dans des cas où le zinc doit être protégé par le métal recouvrant, ou dans les cas où la surface extérieure doit avoir un aspect plus flatteur.
Le noyau ou les couches protectrices en aluminium ou en un autre métal ductile, combinés avec le zinc qui forme couche su- perficielle ou âme épaisse, ont pour effet que la bande et l'ar- ticle étiré susceptible d'être ensuite élaborée, demeurent éti- rables et ne rompent pas, ce qui permet d'étirer le zinc en lui donnant la forme de fils désirée,
L'emploi d'aluminium comme métal de combinaison pour ser- vir de noyau ou de couche protectrice conjointement avec le zinc en vue de la préparation de tiges ou de fils par le procédé dé- crit, présente l'avantage particulier que si l'on réchauffe l'ar- ticle obtenu on provoque une diffusion des deux composants, et que ceux-ci durcissent en conséquence, suivant le degré de ré- chauffage ou de diffusion; l'article prend donc une résistance considérable.
Jusqu'ici on ne pouvait pas fabriquer des fils ou des tiges de ce genre uniquement en zinc, parce que ces ar- ticles, qui manquaient d'une ame en métal ductile, n'étaient pas capables de résister aux efforts subis pendant l'opération d'étirage.
Pour fabriquer,des fils ou des tiges de ce genre, en une combinaison de zinc et d'aluminium ou d'un autre métal ductile, il n'est pas nécessaire, suivant la présente invention, de par- tir d'une plaque bimétallique obtenue par placage et constituée par un noyau relativement mince en aluminium et par des couches de zinc épaisses, ou par un noyau épais de zinc et par des cou-
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eues protectrices minces en aluminium, et de découper, à partir de cette plaque, au moyen d'une cisaille à rubans, une bande de tôle en forme de spirale ayant pour largeur l'épaisseur de la plaque, cette bande étant ensuite déformée dans une étireuse, de façon à fournir des tiges ou des fils.
Suivant l'invention, le demandeur propose un perfectionnement à ce procédé, afin d'é- liminer des défauts qui se sont manifestés dans certaines circons- tances. Il arrive que l'âme en aluminium, qui sert de support de résistance, et qui, par suite du vieillissement artificiel, doit diffuser radialement dans le zinc, se déplace en raison du mode de fabrication indiqué où. l'on part d'une tige à angles vifs ; dans ces conditions, cette âme n'est pas constamment ce+ trée. La répartition du zinc et de l'aluminium est donc irrégu- libre dans les diverses sections transversales sur toute la lon- gueur; en conséquence, la résistance n'est pas régulière sur tou- te la longueur de la tige ou du fil.
Cet inconvénient se mani- feste en particulier lorsque le procédé'indiqué est employé pour d'autres combinaisons bimétalliques.
Suivant la présente invention, le noyau relativement faible d'aluminium, et la couche de zinc qui entoure complètement ce noyau sont réunis l'un à l'autre en une seule passe, dans la presse à filer et ils sont expulsés de la presse ensemble sous forme d'une tige bimétallique ou d'un fil bimétallique. Dans ces conditions, les deux métaux sont très régulièrement répartis dans les diverses sections transversales sur toute la longueur de la tige ou du fil; il en résulte que l'âme est constituée par l'un des métaux, le métal ductile, par exemple l'aluminium, et la couche superficielle qui entoure concentriquement cette âme est constituée par l'autre métal, par exemple le zinc.
Dans le procédé conforme à la présente invention, on part d'une ébauche dans laquelle, d'une manière connue, les deux mé- taux ont été déjà placés concentriquement l'un à l'autre et ont
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été introduits dans le récipient de la presse à filer.
La nou- veauté réside dans un dimensionnement déterminé du métal de noyau et du métal de gaine l'un par rapport à l'autre ce dimen- sionnement permet d'éviter qu'il se produise, lors du pressage, des remous dans les couches métalliques, ces remous ayant pour conséquence de déterminer des déchirures dans le métal du noyau, On a observé que ces remous, qui sont provoqués par le rétrécis- sement de la matrice, se produisent d'autant plus facilement dans le métal de noyau de l'ébauche que la section transversale de ce métal est plus forte. Suivant l'invention, on choisit donc, pour l'introduire dans la presse à filer, une ébauche com- posée des deux métaux, par exemple le zinc et l'aluminium, dans laquelle le noyau a un diamètre notablement plus petit que la gaine, mesurée suivant un rayon.
Dans ces conditions, on évite l'intervention de remous dans le noyau, Cependant, il peut à vrai dire se produire lors du pressage des remous dans le métal de la gaine, lequel présente une épaisseur notable, mesurée sui- vant un rayon ; pour certaines combinaisons métalliques, l'effet de ces remous se transmet au noyau en sorte que celui-ci risque encore de se rompre dans la partie postérieure de l'ébauche, lorsque l'opération de pressage progresse, Pour éviter cet in- convénient, on donne au noyau de l'ébauche une forme particuliè- re, qui se caractérise par le fait que le noyau présente une section transversale qui s'élargit progressivement vers l'arriè.. re, par exemple suivant un cône, le mot 'arrière'' désignant l'ex- trémité faisant face au poinçon.
Un perfectionnement consiste en ce que le corps du noyau est cylindrique sensiblement jusqu'à la moitié de la longueur de l'ébauche, puis s'épaissit vers l'arrière en forme de cône.
Une autre caractéristique de la présente invention réside dans un choix déterminé des métaux qui-seront combinés par le
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pressage pour fournir une tige ou un fil. Suivant l'invention, l'ébauche est constituée par les différents métaux de telle fa- gon que le métal dont l'angle de glissement est le plus faible forme la gaine, Ceci contribue encore à éviter les remous dans la matière. Afin de mieux éclaircir la présente invention, on se servira de l'exemple suivant qui est relatif à la fabrication de fils de zinc ayant une âme d'aluminium. Un bloc constitué par le métal qui doit fournir la gaine, c'est-à-dire par le zinc, est perforé de telle façon que le noyau d'aluminium qui rempli- ra ce trou ait des dimensions relativement faibles par rapport à l'épaisseur de la gaine.
Le rapport du noyau à la gaine est représenté d'une manière simplement schématique, dans le sens de la présente invention, par la Fig.l7. Cette figure montre les pièces essentielles d'une presse. Dans le récipient 10, on a introduit l'ébauche conforme à la présente invention. Dans cette ébauche, 5 désigne le métal de la gaine, et 6 le métal du noyau. La direction où s'exerce la pression du poingon de presse 11 est indiquée par une flèche.
A titre dtexemple pratique pour le rapport du noyau et de la gaine de l'ébauche, on peut considérer les chiffres sui- vante,, âme d'aluminium :20 mm de diamètre. Diamètre extérieur de la gaine de zinc : 150 mm. Ces indications ne sont naturel- lement pas valables pour tous les cas, mais l'épaisseur de la gaine par rapport au noyau mince se règle sur la destination des fils ou des tiges finis.
L'ébauche composée de la manière indiquée ci-dessus et préchauffée à des températures diverses, est pressée dans la presse à filer et expulsée sous une pression appropriée, De préférence, les matrices de la presse seront agencées suivant l'angle de glissement de la matière qui constitue la gaine.
L'article allongé obtenu au moyen de la presse à filer peut être élaboré ultérieurement sur la machine à étirer. Sui-
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vant le procédé, on peut aussi obtenir d'autres profila que les profils ronds, Lors de l'élaboration ultérieure sur la machine à étirer, l'âme d'aluminium sert à ce que le fil reste étirable et permet ainsi d'obtenir le zinc sous forme de fil.
On constate également que si l'on réchauffe le fil, on peut, par suite de la diffusion qui se produit entre l'aluminium et le zinc, obtenir un durcissement qui fournit une grande résis- tance analogue aux résistances des tôles de zinc plaquées d'a- luminium. Suivant le degré et la durée du réchauffage, on peut obtenir diverses duretés.
Le rapport d'épaisseur des métaux du noyau et de la gaine de l'ébauche dépend aussi des métaux employés.
Pour les raisons qui ont été indiquées ci-dessus, il sera, dans certains cas, avantageux, de donner à la matière du noyau une forme conique, comme on l'a indiqué dans le bloc de la Fig.
17, au moyen du pointillé mixte 7. A cet effet, le bloc de zinc formant gaine est perforé d'une manière appropriée, La section transversale la plus grande du métal du noyau se trou- ve à l'extrémité de l'ébauche sur laquelle vient agir directe- ment le poinçon de la presse.
Etant donné que l'on a observé que dans le dernier tiers environ de la course de pressage, il se produit des remous dans la section transversale extérieure du métal 8 de la gai- ne, on risque, avec un noyau cylindrique, le danger d'une rup- ture. Afin d'éviter cet inconvénient, on donnera au corps du noyau une forme cylindrique seulement dans sa partie antérieu- re, au moins jusqu'à la moitié de la longueur de l'ébauche, tandis que la partie adjacente s'épaissira en forme de cône.
Ce mode d'exécution a été indiqué sur la Fig.18. Le métal 9 du noyau n'est pas alors introduit à l'état de tige cylindri- que dans la perforation du bloc formant gaine, mais le noyau est dimensionné de façon que l'épaisseur de matière augmente.
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Dans ces conditions, il existe à chaque instant, pour les di- verses sections transversales, dans la direction de pressage, suffisamment de métal de noyau, pour que le noyau ne risque pas d'être rompu par les remous qui se produisent lors du pres- sage, La forme du noyau est donc celle d'un cône tronqué auquel se raccorde immédiatement une partie cylindrique ayant au moins la moitié de la longueur de l'ébauche. La perforation du bloc 8 reçoit la forme voulue pour que le métal du noyau s'applique exactement sur le métal de la gaine,
Le choix des métaux que l'on combine entre eux dépend de la destination des produits à fabriquer. Pour les conducteurs électriques, le noyau de l'ébauche peut être en aluminium et le métal de la gaine peut être le zinc, Dans ces conditions, l'âme d'aluminium donne au fil la résistance nécessaire.
Lorsqu'on veut fabriquer des tiges métalliques dont la surface doit être soumise à des actions énergiques de corrosion, il est recomman- dable d'employer une combinaison inverse, c'est-à-dire d'avoir une gaine en aluminium et un noyau en zinc. Par ailleurs, on peut utiliser, à la place du zinc, des alliages de zinc conte- nant de l'aluminium, ces alliages pouvant être combinés avec l'aluminium qui forme soit le noyau soit la gaine.
Le procédé peut aussi s'appliquer à d'autres métaux et à d'autres combinaisons* Dans le choix des métaux à employer, il faut, autant que possible, veiller à ce que ces métaux possèdent des angles de glissement sensiblement égaux. Lorsque les deux métaux ont des angles de glissement différents, il est avanta- geux d'effectuer la combinaison de telle fagon que le métal dont l'angle de glissement est le plus grand serve de noyau, et que le métal dont l'angle de glissement est le plus petit serve de gai- ne. Dans ces conditions, on contrarie la formation des remous et on assure l'expulsion d'un article allongé dont le noyau est entouré concentriquement par le métal de la gaine.
Dans
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le choix des métaux à combiner, il convient d'attacher encore importance une/ considérable à la valeur de la chaleur de pressage et de la pression de pressage des divers métaux. Lorsque le métal du noyau et le métal de la gaine ont les mêmes chaleurs de pressage et les mêmes pressions de pressage, la fabrication des tiges et des fils bimétalliques est sensiblement plus fa- cile et fournit un produit meilleur que lorsque ces chiffres sont différents.
Résumé.
En résumé l'invention concerne :
1. Procédé pour la fabrication de tiges et de fils en zinc combiné à un autre métal, caractérisé par le fait que l'on combine le zinc à. un métal relativement ductile par rapport à lui et que, sur la section transversale de la pièce à élaborer, la quantité de zinc dépasse considérablement la quantité du métal ductile.
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