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Procédé et appareil pour améliorer les barres métalliques.
La présente invention est relative à un procédé et à -un appareil permettant d'améliorer les propriétés de résistance mécanique des barres métalliques rondes ou presque rondes, et plus particulièrement des barres de fer rondes, en les écrouissant par un travail à froid.
On sait qu'on élève la limite d'élasticité ainsi que la charge de rupture de la plupart des métaux en les écrouissant par un travail à froid qui produit des efforts de cisaillement et/ou des efforts normaux (c'est-à-dire des efforts de traction et de compression) dont la valeur est supérieure à la limite d'élasticité. Dans tous les cas dans lesquels les valeurs de résistance sont améliorées par l'é-
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crouissage, on a trouvé qu'il est avantageux d'engendrer les deux genres d'efforts simultanément.
Ainsi, par exemple, pour augmenter la résistance mécanique d'armatures destinées au béton armé, les efforts de cisaillement ont été engendrés par la torsion des barres, et les efforts normaux ont été engen- drés par l'extension desdites barres, à l'aide de poids ou autrement, cette façon de proceder aussi été nécessaire pour cette raison que la torsion est susceptible de provoquer un allongement des barres, un accroissement des écarts qui peuvent exister initialement entre leur ligne axirle et la ligne droite ainsi que d'autres irrégularités.
Lorsque les barres de fer habituelles du commerce ont été soumises au procédé d'amélioration décrit ci-dessus, 1-'uniformité du produit amélioré n'a aucunement paru devoir être assurée, parce que l'effort composite résultant de ce mode de chargement peut donner des valeurs de résistance mé- canique qu'il n'est pas possible de régler et qui sont même quelquefois désavantageuses pour le produit résultant, selon les différentes valeurs de résistance qui interviennent dans la section transversale individuelle de la matière initiale soumise à l'écrouissage.
Ceci peut être en partie attribué au phénomène dit de ségrégation, c'est-à-dire au phénomène de la migration du carbone ou des éléments analogues dans une mesure plus grande vers le milieu de la barre au cours de son lami- nage, de sorte que la matière des portions médianes possède des propriétés de résistance mécaniques qui diffèrent de celles des couches périphériques de la barre.
Le procédé qui fait l'objet de cette invention vise à effectuer un accroissement de la limite d'élasticité et, par ce moyen, dans de nombreux cas, un accroissement de la résistance mécanique de barres métalliques rondes ou ap- proximativement rondes par un procédé perfectionné qui diffère-
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des procédés connus et a été développé sur la base d'expé- riences pratiques et de considérations théoriques.
A cet effet, l'invention offre un procédé pour améliorer des barres métalliques rondes ou presque rondes qui consiste à cintrer la barre à froid et à la faire tour- ner autour de son axe longitudinal recourbé, de telle sorte que toute section transversale particulière de la barre tourne autour d'un axe qui coïncide sensiblement avec la tangente à l'axe de la barre courbe, menée au droit de la section trans- versale particulière, ledit axe courbé pouvant être stationnai- re dans l'espace ou effectuer un mouvement oscillant.
En règle générale, il est commode de cintrer d'abord la barre et de soumettre ensuite la barre cintrée au mouve- ment de rotation. Toutefois, dans certains cas, il peut être commode d'effectuer le cintrage ou flexion et la rotation de la barre simultanément.
La vitesse angulaire des particules rotatives du métal peut .être constante ou varier aux divers points de la longueur de la barre. Dans ce dernier cas, la barre est bien entendu soumise à une torsion.
La flexion de la barre peut être soit telle qu'elle provoque une déformation permanente de la barre, soit telle que sa déformation soit uniquement élastique.
Dans la mise en pratique du présent procédé, la courbure de la barre peut soit être située approximativement dans un seul plan, soit représenter une courbe à trois di- mensions. C'est le premier de ces deux cas qui sera traits dans la présente description, mais il est bien entendu que ceci n'implique aucune limitation de la présente in- vention à cette disposition.
En outre, la flexion de la barre peut être pro- duite par son propre poids et/ou par des moyens séparés.
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Les inconvénients précédemment décrits des procédés connus sont complètement évités par le présent procédé, qui réalise d'ailleurs d'autres avantages inattendus. Sans que l'explication donnée ci-après limite l'invention en aucune façon, les inventeurs pensent que l'action avantageuse de l'invention peut être expliquée théoriquement comme suit.
Il est bien connu que, lorsqu'on soumet une barre à une flexion, des efforts normaux sont engendrés dans les fibres situées à l'intérieur et près du plan du moment flé- chissant et que ces efforts sont maxima à la périphérie de la barre et diminuent vers le plan neutre où ils ont une va- leur zéro, alors que des efforts de cisaillement sont engen- drés qui sont maxima dans le plan neutre et disparaissent à mesure qu'on se rapproche de la périphérie.
Si, conformément à l'invention, une barre est cintrée à froid et serrée dans des mandrins rotatifs aux deux extrémités, à l'état froid, de telle manière que les axes de rotation desdits mandrins coïncident approximative- ment avec la, tangente de la courbe de flexion; et si l'on fait alors tourner les mandrins de serrage dans le même sens et à la même vitesse angulaire, la barre se mouvra et se com- portera de la. même manière qu'un arbre flexible de câble Bowden.
Pendant cette rotation de la barre cintrée, les par- ticules de métal sont soumises à des efforts répétés et, comme résultat de la rotation, les efforts deviennent uni- formément distribués sur toute la section transversale en tous les points de la longueur de la barre, de telle manière que les efforts de cisaillement sont engendrés au milieu et que les efforts normaux sont engendrés vers la périphérie.
Il n'est pas nécessaire de pousser la déformation trop loin, étant donné que le fait que les particules de métal sont sou- mises à des déplacements et des efforts répétés et alternants
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pendant la rotation de la barre courbe provoque un accroisse- ment de la résistance mécanique du métal même dans le cas de déformations relativement petites. Dans le cas mentionné ci- dessuslorsque le procédé est réalisé par une simple rota- tion d'une barre cintrée, il est nécessaire que la limite d'élasticité soit dépassée pendant la flexion de la barre, c'est-à-dire que la flexion crée une déformation permanente, l'amélioration apportée aux propriétés de résistance du métal dépendant à la fois du rayon de courbure de la barre cintrée et du nombre de tours appliqué.
.Après avoir été soumises à une flexion-au-delà de la limite d'élasticité, les barres peuvent, si on le désire, . être redressées.
Toutefois, si l'on fait tourner la barre de telle manière que la vitesse angulaire varie suivant sa longueur de façon que la barre subisse aussi une torsion permanente, la courbe de flexion pourra être choisie à l'intérieur de la zone d'élasticité, puisque l'effort de flexion a uniquement pour rôle de commencer et de régler la déformation de torsion.
Dans ce cas, le présent procédé offre le grand avantage qu'il n'est pas nécessaire de redresser les barres. Par suite, le fait que les efforts normaux sont engendrés alternativement sous forme d'efforts de traction et de compression présente l'avantage que la barre est redressée et que les propriétés variant localement du métal sont égalisées. Par conséquent, il n'y a plus lieu de craindre que la résistance mécanique de la barre soit mise en péril par des accroissementslocaux des efforts composites.
Un mouvement oscillant de la -barre cintrée peut se produire pendant la rotation de cette barre si l'axe de la barre est recourbé de telle manière que la courbe ré- sultante possède des points d'inflexion ou si l'un ou chacun
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des mandrins de serrage est déplace périodiquement.
Pour mieux faire comprendre l'invention et faciliter sa mise en pratique, on la décrira ci-après en se référant au dessin annexé qui représente schématiquement et à titre d'exemples divers modes de réalisation d'un appareil propre à permettre de mettre cette invention en pratique.
Sur ce dessin:
La figure 1 est une vue en élévation latérale d'un exemple de réalisation,
La figure 2 est une coupe par la ligne II-II de la figure 1,
La figure 3 représente une construction modifiée du dispositif de serr.age,
Les figures 4 et 5 sont respectivement une vue de côté et une vue en plan d'un autre mode de réalisation,
La figure 6 est une vue de côté d'une construction établie en vue d'un fonctionnement continu.
Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, les extrémités de la barre g sont serrées par deux mandrins 7, 7' comportant respectivement des tiges ou queues 8, 8' qui tournent dans des douilles 9, 9' dont les axes de rotation font un angle entre eux et sont situés dans le plan de la, courbe de flexion désirée. Ces douilles 9, 9' sont montées de façon à pouvoir pivoter autour d'axes perpendiculaires au susdit plan (autour d'axes horizontaux dans le cas représenté) grâce à des pivots 25 montés dans des supports 10, 10' qui sont montés de façon coulissante sur des plaques de base 11, 11' respectivement. Bien entendu, toutes les pièces coulissantes et pivotantes sont fixées par des moyens appropriés dans une position désirée avant qu'une rotation soit communiquée aux mandrins.
On peut entraîner les deux mandrins ou un seul des mandrins, suivant qu'on le désire, ou bien un seul des mandrins n
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7, 7' peut être rotatif pendant que l'autre est fixe. Dans ce dernier cas, la barre est soumise à une torsion. On a toutefois trouvé qu'il est commode de monter les deux tiges 8, 8' de façon pivotante, mais l'une d'elles peut pivoter sans coulisser sur la plaque de base Il ou 11'.
D'autres moyens permettant de serrer les extré- mités de la barre peuvent être substitués aux mandrins de serrage. Par exemple, dans la variante de la figure 3, des crochets 12 sont constitués aux extrémités de la barre g pour entrer en prise avec une goupille 13 faisant saillie sur un bloc 14 fixé à la tige 8. L'assemblage entre le cro- chet 12 et la goupille 13 est verrouillé par une clavette 15 chassée dans un trou ou fentde la goupille 13.
Selon les figures 4 et 5, la barre g est recour- bée dans un plan horizontal, les mandrins de serrage étant analogues à ceux de la figure 1, mais étant de préférence disposés dans un plan horizontal avec leurs axes inclinés l'un par rapport à l'autre, comme représenté, ou en ligne droite. Dans ce cas encore, la barre g se recourbe lorsqu'on la fait tourner à l'aide des mandrins f, f', dont l'un au moins est monté de façon rotative. Si les axes des mandrins sont si- tués suivant une ligne droite, l'axe de la barre recourbée aura la forme d'une courbe ayant deux points d'inflexion.
Des organes de support plats 17 fontsaillie sur une pièce de base 16 servant à supporter la barre g dans sa position déplacée pendant qu'elle se recourbe au cours de la rotation.
La barre roule sur les surfaces régulières des organes de sup- port 17 et se recourbe et, comme résultat de ce traitement,, ses irrégularités sont compensées et elle subit un allongement.
La perte de temps inhérente au montage et au démontage des barres individuelles peut aussi être évitée si 1-'appareil servant à réaliser le présent procédé est établi en vue d'un
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fonctionnement continu. Un exemple d'une telle construction est représenté schématiquement sur la figure 6. Deux ensembles de laminage A et B, composés chacun d'une série de cylindres 19 et 20, respectivement, qui coopèrent dans chaque ensemble de façon à serrer et à entraîner les barres g d'une manière connue, sont opposés l'un a l'autre de telle manière que leurs directions d'entraînement font un angle entre elles, ce qui recourbe les barres, l'un au moins des ensembles tournant en bloc axialement autour de la barre g.
Dans l'exemple de le figure 6, l'ensemble A est rotatif, alors que l'ensemble B reste fixe. Les cylindres 19 de l'ensemble A sont montés de façon rotative dans un bâti 21, lui-même monté de façon rotative dans deux pie- destaux 22 et 23, alors que les cylindres 20 de l'ensemble B sont montés de façon rotative dans un bâti fixe 24.
REVENDICATIONS --------------------------- l.- Procédé pour améliorer les barres métalliques rondes ou presque rondes, ce procédé consistant à cintrer la barre à froid et à la faire tourner autour de son axe longi- tudinal courbe de façon qu'une section transversale quelconque de la barre tourne autour d'un axe qui coïncide sensiblement avec la tangente à l'axe de la barre courbe au droit de la section transversale envisagée.
2.- Une modification du procédé spécifié sous 1, suivant laquelle le cintrage est effectué pendant la. rota- tion de la. barre.
3.- Procédé selon l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, dans lequel la vitesse angulaire de la rotation est constante sur toute la longueur de la barre.
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