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Procédé pour la fabrication de tubes Métalliques sans soudure et moyens pour sa réalisation.
Cette intention, a pour objet un nouveau procédé pour la fabrication de tubes métalliques sans soudure et à parois relativement minces, par exemple du type habi- tuellement employé pour les conduites de fluides, par étirage d'une gueuse ou d'une pièce ébauchée creuse à parois relativement épaisses et à fond fermé ou ouvert; dans ce procédé, on applique la gueuse ou la pièce ébauchée sur un mandrin. et on l'étire,. avec ce mandrin, à travers des calibres de diamètre progressivement décroissant, complètement ou approximativement fermés et formés par des cylindres fous;
l'avancement peut être obtenu
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par traction ou par poussée d'un organe agissant sur le fond de la pièce et pouvant être constitué, dans le cas de l'avançaient par poussée, par le mandrin lui-même.
On a déjà proposé des procédés d'étirage de ce genre pour étirer des tubes entre des cylindres fous, qui se distinguent nettement des procédés de laminage à cylindres commandés; comme le démontrent les publications qui traitent cette fabrication, ces procédés sont basés sur les hypothèses suivantes :il n'est pas possible d'atteindre dans chaque calibre formé par des cylindres étireurs fous une réduction de plus de 20 à 25 %; en conséquence, le nombredes calibres doit être relativement grand, c'est-à-dire au moins égal au facteur d'allongement;
en raison au nombre élevé des calibres, la pièce doit être tr@itée simultanément dans plusieurscalibres, car,. en raison de la multiplicité des calibres, des traitements successifsallongeraient la machine d'une manière inadmissible} de plus, dans le cas de l'étirage à chaud, un seul chauffage ne suffirait plus. On considérait ainsi jusqu'à présent qu'il était nécessaire d'assurer, par des variations graduelles des diamètres des cylindres étireurs, que, malgrél'action simultanée d'un grand nombre de cali- bres, les sollicitations à la traction, dans la one de la paroi adjacente au fond de la pièce n'aillent pas au-delà de la résistance à la rupture.
Or, il a été démontré, et c'est sur cette consta- tation que l'invention est basée, que les considérations préliminaires ci-dessus ne sont pas exactes; il est par contre possible d'obtenir dans- des calibres formés par
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des cylindres étireurs des réductions individuelles de 40% et plus, de' sorte que le nombre des calibres peut être beaucoup plus petit que le facteur d'allongement, avec l'effet ultérieur que, sur une machine de longueur tout à fait admissible ( et, dans le cas de l'étirage à chaud, par une seule chauffe), on peut étirer la pièce successivement dans les différents calibres formés par les cylindres fous, de sorte qu'il n'est plus nécessaire d'observer des règles rigoureuses quant au diamètre des cylindres et à leur rapport en relation avec le diamètre des calibres.
On entend par traitement " successif 11, le système dans lequel la pièce n'est pas introduite dans un calibre avant qu'elle ait abandonné complètement ou presque complètement le calibre précédent.
L'invention consiste en ce que chaque calibre formé par des cylindres étireurs fou est-précédé par un dispositif, constitué par exemple par une série de cylindres fous, produisant sur la pièce autant de 'zones longitudinales d'épaisseur réduite, subdivisées sur la périphérie, qu'il y a de cylindres étireurs fous dans le calibre respectif,, ces cylindres étireurs étant placés de façon que les bords de leurs surfaces actives viennent se placer à l'alignement avec les zones d'épaisseur réduite.
On évite de la sorte, même lors de réductions de 40% et plus,, en correspondance des bords des cylindres étireurs, les cordons longitudinaux se produisant lorsque le métal est chassé latéralement et pincé entre deux cylindres étireurs adjacents; c'est pour éviter ce
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phénomène que l'on considérait jusqu'ici impossible de réaliser, au moyen de calibres, même s'ils étaient fermés, formes par des cylindres étireurs fous des réductions de plus de 25%. Suivant l'invention,, on fait convenablement suivre les cylindres étireurs fous de chaque calibre, d'une manière connue en soi, par des cylindres compresseurs desaxés angulairement par rapport à ceux qui produisent, d'une manière connue en soi, un léger écartement de la paroi intérieure du tube du mandrin.
Cela contribue à augmenter l'allongement obtenable parce que dans le calibre suivant, le frottement entre la paroi intérieure du tube et le mandrin- se réduit à une mesure pratiquement négligeable, de sorte que presque toute la puissance absorbée se transforme en travail d'étirage. Aussi à ce point de vue, le procédé suivant l'invention se distingue des procédés d'étirage proposés jusqu'ici, dans lesquels on considérait nécessaire, en vue d'éliminer le danger de rupture au-dessus du fond, une adhérence continue de la pièce contre le mandrin, avec la conséquence nuisible que pendant les étirages on devait vaincre de grandes résistances de frottement entre la pièce et le mandrin.
Comme mentionné ci-dessus, suivant l'ïnvention, la pièce entre dans un calibre après avoir abandonné complètement ou presque complètement le calibre précédent.
L'invention est décrite d'une manière plus détaillée, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un-
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groupe constitué par trois séries de cylindres et de la pièce entrant dans ces cylindres,- Les' fige 2, 3 et 4 sont des vues en coupe respective- ment sur les lignes A-B, C-D, E-F de la figure 1.
La fige 7 est une coupe à plus grande échelle de la pièce et du mandrin,, illustrant la formation préalable des zones d'épaisseur réduite;
La fig. 6 est une vue en coupe semblable à la fige 5, illustrant l'action des cylindres étireurs fous;
La fig. ? illustre, par une vue en coupe semblable,, l'action des cylindres compresseurs;:
La fige 8a-8b montre schématiquement la fabrication. d'un tube dans quatre calibres successifs;
La fige 9 montre, à titre d'exemple, une coupe à travers les axes des cylindres étireurs d'un calibre, pour l'étirage à froid.
Comme le montrent les figures 1 et 8a, pour la fabrication du tube à paroi mince on part d'un saumon ou gueuse creux à paroi épaisse, dont le fond 2a, dans 1.'exemple représenté, est fermé. On enfile la gueuse sur le mandrin 1 et, en poussant celui-ci, on le fait passer à travers les calibres'.. Il est aussi possible de prévoir un fond à ouverture c'entrale et de faire agir sur sa face intérieure un tirant, au moyen duquel on tire la gueuse, puis le tube en formation,, à travers les calibres.
On prévoit pour chaque calibre une cage 6 munie, du côté tourné vers la pièce 2 qui entre, de paires de brides 6a qui,, dans l'exemple représenté, sont au nombre de quatre.
Un cylindre fou 3 dénommé cylindre à rainurer, car il est
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muni d'une nervure circulaire 3a, située exactement ou approximativement dans un plan ,Doyen longitudinal du calibre est monté dans chaque paire de brides.. De préférence, comme représenté, la nervure est de section triangulaire à pointe arrondie, dont l'angle d'ouverture est variable entre 5 et 180 .
A la partie centrale de la cage sont :nontés, au moyen de pivots solides 4a, autant de cylindres étireurs fous 4 qu'il y a de cylindres à rainurer 3, c'est à dire quatre dans l'exemple -représenté. Les cylindres étireurs 4 forment un calibre fermé et sont désaxés autour de l'axe du Ce-libre et par rapport aux cylindres à rainurer, 3'un angle de360 , où n est le nombre des cylindres
2 n- tireurs. Comme ces cylindres sont au nombre de quatre dans l'exemple représenté, le désaxage angulaire est de 45 . La surface active des cylindres étireurs 4 est exactement ou approximativement engendrée par un arc de cercle et se termine latéralement par les bords ou arêtes circulaires 4b.
A l'arrière, la cage 6 est munie d'autres brides 6b, entre lesquelles sont montés des cylindres compresseurs fous 5, également desaxés de 60 par rapport aux
2 n cylindres étireurs 4, munis chacun d'une nervure cylindrique 5a.
Lorsqu'on amène la pièce 2, appliquée sur le mandrin, à travers les cylindres 3, les nervures 3a produi- sent sur la surface extérieure du tube en. formation. quatre rainures longitudinales ( fig. 5 ) distribuées uniformément
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sur sa périphérie, en réduisant par sections'sa paroi approximativement à l'épaisseur que l'on désire obtenir dans le calibre respectif. La pièce rainurée passe ensuite sous les cylindres étireurs fous 4. Par effet du déplacement angulaire de 360 , les bords 4b des surfaces
2 n actives des cylindres étireurs 4 se trouvent à l'aligne- ment avec les rainures longitudinales 7, comme le montre la fig. 6.
On évite ainsi la formation de cordons et de n.ervures, qui pourraient être pincés entre les bords de deux cylindres étireurs adjacents. En effet, il n'y a plus de métal en correspondance des bords et des petits interstices entre les cylindres étireurs, et chaque cylindre 4 a seulement pour fonction de laminer une zone saillante ( pointillée sur la fig. 6 ) située entre deux rainures successives 7, ce qui,, comme il a été dit ci-dessus; rend possible une réduction très -forte*
La pièce est ensuite soumise à l'action des nervures 5a des cylindres cornpresseurs 5 ( fig. 7 ). Par l'effet du déplacement angulaire de 360 , ces cylindres 2 n agissent sur la pièce en direction des bissectrices entre les plans moyens longitudinaux des cylindres étireurs 4.
On obtient ainsi, d'une manière connue en soi, un écarte- ment de la paroi interne de la pièce 2 du mandrin 1, de sorte que la pièce peut se déplacer librement sur le mandrin lorsqu'elle est' soumise à l'étirage successif.
Comme le montre la fig. 8a-8b, la pièce entre dans un- calibre seulement lorsque son extrémité arrière a abandonné le calibre précédent. Si on dénomme L la longueur. du saumon et si on suppose un étirage de 50%
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dans chaque calibre, la distance entre les calibres I et II est + 2 L, celle entre les calibres II et III est 4 L et celle entre les calibres III et IV est.,.. 8L, tandis que la longueur du tube obtenu dans le quatrième calibre est 16 L. Pratiquement, dans la plupart des cas,, où il s'agitde la. fabrication de tubes en acier doux, il est possible d'obtenir par le procédé suivant l'invention un allongement 16 : 1 dans quatre calibres.
Le procédé suivant l'invention est réalisé de préférence à chaud et, en vue du nombre limité des cali- @res nécessaires, par un chauffage unique, bien que le traitement dans les différents calibres puisse être effec- tué successivement et non simultanément.
Dans certains cas, le procédé peut être appli- qué également à froid; comme cela exige des cylindres étireurs très petits, tandis que les pressions qui s'éta- blissent sont très élevées, suivant la fig. 9, les petits cylindres étireurs 4' sont munis de minces pivots 4'a seulement pour les maintenir en place, les pressions étant absorbées par des rouleaux 9 qui roulent sur les cylindres tireurs 4'. Les rouleaux 9 sont montés au moyen de forts pivots 9a etde paliers de roulement, dans des organes séparés 10 entilés avec les rouleaux 9 dans des fentes radiales du corps massif 1, et fixés à celui-ci au moyen de voulons filetés ou autres.