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FORMATION PAR EXTRUSION DE GAINES METALLIQUES POUR
CABLES ELECTRIQUES.
La présente invention est relative à des perfection- nements aux méthodes et appareils de formation par extrusion de gaines métalliques pour câbles électriques.
Dans le gainage de câbles électriques au moyen de mé- tal, il est usuel d'employer une presse hydraulique verticale dans laquelle l'ensëmble d'un cylindre et d'une matrice d'extru- sion sont montés de manière à avoir un mouvement relatif d'ap- proche et d'éloignement par rapport au piston, dans le but de chasser par extrusion, à travers la matrice, du plomb ou un al- liage de plomb provenant du cylindre, afin de constituer la gaine métallique autour du câble. On remplit généralement le cylindre du métal de gainage, qui consiste en plomb ou en un alliage de plomb, et versant ce métal à l'état fondu par l'ex- trémité supérieure dudit cylindre tandis que le piston se trou- ve ramené au-dessus de cette extrémité supérieure.
Lorsqu'on
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verse le métal fondu dans le cylindre, ce métal fondu frappe les parois relativement froides dudit cylindre, ce qui provoque son refroidissement et sa solidification, et l'inclusion d'oxy- des et d'autres substances étrangères existant dans le métal, ainsi que l'inclusion de bulles d'air. Lorsque le cylindre a été rempli du métal fondu, les bulles d'air, les oxydes et au- tres impuretés qui se trouvent dans la masse centrale, encore fondue, du métal, et qui sont plus légères que lui, tendent à monter et à flotter à la surface, où elles s'éliminent en for- mant une écume, mais par suite du refroidissement rapide de la masse du métal qui touche les parois du cylindre, les impuretés y restent incluses et ne peuvent monter à la surface.
Pour des raisons pratiques, il n'est pas réalisable d'avoir un cylindre assez grand pour former en une seule opéra- tion d'extrusion une gaine complète sur toute la longueur du câ- ble électrique, aussi gaîne-t-on le câble sur sa longueur par plusieurs opérations d'extrusion successives, en remplissant suc- cessivement le cylindre par des charges de métal de gainage fon- du et en chassant successivement ces charges par extrusion. Par suite des impuretés qui restent à la surface supérieure et des impuretés incluses le long des parois du cylindre, et également par suite des opérations successives d'extrusion pour le gainage du câble sur toute sa longueur, la gaine métallique d'un câble est susceptible de présenter un certain nombre de défauts criti- quables.
Certains de ces défauts sont dûs à la présence d'air, de gaz, d'oxyde et d'autres inclusions dans la gaine métallique, et un autre défaut résulte du manque de soudure parfaite entre les charges successives du métal.
Un objet de la présente invention est donc de fournir une méthode et un appareil perfectionnés pour former par extru- sion sur des câbles électriques des gaines métalliques plus par- faites qui ne présentent sensiblement pas des défauts tels que
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ceux qui ont été mentionnés ci-dessus.
Ayant à l'esprit les objets ci-dessus, ainsi que d' autres, qui apparaîtront aux techniciens d'après la présente description, on comprendra mieux l'invention en se référant aux dessins annexés, dans lesquels une réalisation de l'invention est représentée à titre d'exemple.
La figure I est une coupe verticale axiale d'un appa- rei de formation par extrusion de gaines métalliques sur des câbles électriques, appareil incorporant des caractéristiques de la présente invention;
La figure 2 est une coupe verticale selon la ligne 2-2 de la figure I, le piston étant représenté à sa position inférieure à la fin de l'extrusion d'une charge de métal;
La figure 3 est une vue semblable à la figure 2, lors- qu'une charge de métal de gainage a été chassée par extrusion ; elle montre le lingot métallique résiduel partiellement soulevé par le piston.
La figure 4 est une vue partielle agrandie de la par- tie inférieure de la figure 3 ;
La figure 5 est une coupe horizontale selon la ligne 5-5 de la figure 3;
La figure 6 est une coupe, suivant la ligne 6-6 de la figure I, d'un câble à gaine de métal terminé.
La figure 7 est une vue partielle en perspective de la bague annulaire conique facilitant l'enlèvement par le piston du métal résiduel;
La figure 8 est une vue en perspective de la partie terminale rainurée du piston; et
La figure 9 est une coupe axiale semblable à la figure 3, mis où le piston est entièrement dégagé du cylindre, un tube de remplissage spécial étant en place et prêt à verser une char- ge de métal de gainage dans le cylindre.
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Dans la description, les différentes parties et éta- pes sont indiquées par des noms particuliers dans un but de clarté, mais elles sont destinées à être aussi générales dans leur application que les antériorités le permettent.
Si l'on se réfère aux dessins qui représentent l' exemple particulier de réalisation de l'invention choisi dans un but illustratif, on voit que le cylindre 10, la matrice II et les parties qui leur sont associées constituent un ensemble monté sur une partie de la presse 12. Le cylindre 10 comporte un trou ou ouverture cylindrique 13 adapté à recevoir à glisse- ment la partie terminale 14 d'un piston 15 porté par une autre partie de la presse (non représentée).
Dans le support de matrice II est monté un noyau de matrice creux 16 à position réglable, maintenu dans la position où il est réglé par une bague filetée 17 située à l'arrière du support. A l'avant de ce support II se trouve une matrice fron- tale percée 18 maintenue en place par une bague filetée 19. Une bague annulaire 20 est placée à la partie inférieure du cylindre 10, entre ce cylindre et le support de matrice II, et constitue la partie supérieure 21 d'un passage 22 qui comporte deux gorges 23 conduisant à sa partie inférieure 24 laquelle entoure l'ex- trémité du corps de matrice 16 et conduit ainsi à l'ouverture annulaire 25 de la matrice frontale 18.
Chaque gorge 23 comporte deux parties qui s'évasent de part et d'autre de la position médiane 26 dans un but qui se- ra précisé plus loin. L'extrémité 14 du piston 15 est munie de plusieurs rainures en queue d'aronde 27 disposées transversale- ment et qui s'évasent vers la gauche de la figure 8, et dont les axes longitudinaux sont parallèles, dans un but qui sera précisé plus loin.
Pour remplir initialement le cylindre et les passages d'un métal de gainage composé de plomb ou d'un alliage de plomb,
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on emploie de préférence un tube de remplissage 28. Ce tube présente de préférence un entonnoir ou partie d'entonnoir 29 s' évasant vers le haut, et est muni à sa partie inférieure de deux bras ou parties de bras 30 adaptés de préférence à surplomber di- rectement les deux gorges 23. Un appui 31 fixé au tube de rem- plissage 28 peut reposer sur le cylindre 10 pour supporter ce tu- be dans une position telle que celle qui est représentée sur la figure 9.
Un déversoir 32 est disposé de manière à conduire le métal ou alliage de plomb fondu venant d'une cuve appropriée de fusion ou de stockage jusqu'aux deux ouvertures inférieures 33 des bras 30, en dirigeant ainsi le métal fondu chaud dans les gorges 23 et en permettant ainsi au maximum des bulles d'air, des oxydes et autres inclusions de remonter dans le métal fondu jusqu'à sa surface.
Lorsque le métal fondu continue à couler des ouvertu- res 33 des bras, il monte de plus en plus à l'intérieur 13 du cylindre 10 jusqu'à atteindre une hauteur de remplissage que l' on considère comme convenable avant l'opération d'extrusion.
Comme le métal fondu provient des ouvertures inférieures 33 du tube de remplissage 28, on remarquera que lorsqu'il monte dans le cylindre 10, il le fait avec le minimum de turbulence et d' inclusion de bulles d'air, et permet ainsi aux bulles d'air et aux inclusions d'oxyde, etc... de monter avec le maximum de li- berté à sa surface. Le tube de remplissage 28 et le déversoir
32 sont retirés du cylindre, de sorte que la "crasse" de la sur- face supérieure du métal fondu, oontenant les inclusions étran- gères, s'élimine aussi bien que possible en formant une écume, avant que l'on fasse s'approcher l'un de l'autre le cylindre 10 et le piston 14 de manière à introduire le-piston dans le cylin- dre afin d'exercer une pression sur le métal fondu 34 (figure I).
Lorsque le piston 15 est abaissé jusqu'au contact avec le plomb fondu 34, ce dernier pénètre rainures 27 et les remplit. Lorsque
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le piston et le cylindre sont ainsi restés quelques minutes afin de permettre au plomb fondu de se solidifier, on pousse le piston dans le cylindre afin de forcer le plomb 34 à sortir de l'intérieur 13 du cylindre et à traverser les passages 22 ainsi que l'ouverture 25 de la matrice frontale 18, pour former ainsi une partie de gaine métallique 35 autour du câble 36 que l'on force vers la droite de la figure I à travers le support de ma- trice II.
Le bord supérieur annulaire 37 de la bague annulaire
20 est placé de préférence à environ I à trois centimètres au- dessous de la position la plus basse que peut atteindre la sur- face inférieure du piston 15 pendant l'opération d'extrusion.
Lorsque le piston a atteint cette position, on inverse l'effet de la presse pour provoquer un mouvement de séparation du cy- lindre 10 et du piston 15, et comme la partie supérieure 38 du métal de gainage qui reste dans le passage est fortement ancrée dans les rainures transversales 27 du piston, le mouvement rela- tif vers le haut du piston 15, depuis la position représentée sur la figure 2 à celle qui est montrée sur la figure 3, provo- que la rupture ou séparation de cette partie supérieure 38bdu résidu, d'avec sa partie inférieure 39, 'à peu près à hauteur des sections les plus faibles 26 des gorges 23.
La bague 20 permet d'assurer que le diamètre extérieur maximum du lingot 38 de mé- tal résiduel est plus faible que celui du trou 13 du cylindre
10, de telle sorte qu'il n'y a pas de frottement de la masse principale du lingot métallique 38 le long de la paroi 13 du cylindre lorsque ce lingot est remonté hors du cylindre, la seu- le partie du lingot qui frotte contre la paroi du cylindre pen- dant la remontée étant la partie supérieure à grand diamètre sur un à trois centimètres, reliée à une mince écume de plomb formée du plomb qui est chassé vers le haut entre le piston et la paroi du cylindre pendant l'opération d'extrusion. Lorsque le piston .
a atteint une position située bien au-dessus de la partie supé-
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rieure du cylindre, telle par exemple que celle qu'il occupe sur la figure 9, une poussée latérale sur le lingot 38 le re- pousse hors des rainures 27, et le retire ainsi facilement du piston.
Par suite de l'effet de refroidissement rapide de la paroi intérieure 13 du cylindre 10 sur le plomb fondu celui-ci est versé dans le cylindre, les bulles d'air, les oxydes et les autres impuretés du métal qui vient en contact avec la paroi de ce cylindre sont emprisonnées dans cette partie du métal, car il se refroidit trop rapidement pour permettre à ces impuretés d'y flotter librement ; en effet ces impuretés sont beaucoup plus légères que le plomb et normalement flotteraient pour la grande partie à sa surface. Mais la plus grande partie de ces impure- tés flotte à la surface de la masse intérieure de métal fondu, où elles ont largement le temps de remonter avant que le métal ne se solidifie.
Lorsque l'opération d'extrusion a lieu et que le piston se déplace vers le bas par rapport au cylindre, ce qui force le métal chaud solidifié hors du cylindre à travers le pas- sage et la matrice d'extrusion, la plus grande partie de la char- ge de métal qui est chassée par extrusion pour former une lon- gueur de la gaine métallique est celle qui est placée vers le centre du cylindre, la plus grande partie du métal qui est près des -parois et la partie de la surface supérieure de la charge de métal étant poussée vers le haut et formant une partie du lingot métallique résiduel 38. On voit donc que le fait de retirer ce lingot 38 au lieu de lui permettre de rester dans le cylindre pour constituer une partie de la charge suivante de métal d'ex- trusion a pour résultat de retirer une grande partie des impure- tés.
Ainsi lorsqu'environ 80 à 90 pour cent de la charge de plomb placée initialement dans le cylindre a été chassée par extrusion, la presque totalité des matières étrangères qui se trouvaient primitivement à la surface supérieure du plomb, ainsi que de celles qui se trouvaient contre les parois du cylindre,
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reste dans les 10 à 20 pour cent de plomb non chassé par extru- sion et laissé après la première opération. Ainsi, si ces 10 à 20 pour cent de la charge primitive sont retirés du cylindre et rejetés ou introduits dans la cuve pour être refondus, beau- coup de matières et impuretés indésirables sont éliminées de la gaine métallique terminée.
Pour introduire alors une charge nouvelle de métal de gainage dans le cylindre 10, on y place de nouveau le tube de remplissage 28 dans une position telle que celle qui est re- présentée sur la figure 9, et le métal chaud est introduit le long du déversoir 32 et dans le tube 28, d'où il passe à travers les deux ouvertures inférieures 33, directement au-dessus des couches à surface brisée 40 de la partie inférieure du métal ré- siduel 39 provoquant ainsi, lorsque le plomb fondu émerge des ouvertures 33 le recouvrement, la fusion et la soudure autogène, par la nouvelle charge de métal de remplissage, de la surface 40 de cette partie résiduelle 39 du métal de gainage.
Non seule- ment ce processus d'introduction du plomb fondu directement con- tre la surface 40 du métal résiduel élimine les oxydes et les autres impuretés de cette surface, mais il élève assez la tempé- rature de toute cette surface pour la faire fondre et pour former ainsi des joints parfaits avec la nouvelle charge de métal intro- duite dans le cylindre. Cette soudure parfaite est d'autre part grandement aidée par le fait que les surfaces de soudure 40 sont bien plus faibles que la surface du cylindre 10, n'étant que d' environ 6 à 15 pour cent de cette surface, de sorte qu'il n'est nécessaire de fondre qu'une surface relativement petite pour as- surer une soudure parfaite.
Lorsque la nouvelle charge de métal s'est élevée à un niveau de remplissage adéquat dans le cylindre 10, on retire le tube de remplissage 28 et le déversoir 32, et on rapproche le pis- ton 14 du cylindre 10 pour les amener de nouveau à agir conjointe- ment pour chasser par extrusion la nouvelle charge de métal de
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gainage, afin de former une autre longueur de gaine sur le câble
36, après quoi un lingot semblable 38 de métal est retiré de la manière décrite précédemment, et rejeté ou introduit dans la cu- ve de fusion ou de stockage de plomb.
Il est désirable que le lingot de métal résiduel 38 casse et se sépare de la partie restante de métal 39 à des en- droits 26 qui se trouvent bien au-dessus de l'emplacement du câ- ble 36 qui traverse'la matrice d'extrusion, puisque cela diminue le nombre de poches d'air ou de gaz formées entre les charges anciennes et nouvelles, permet de fondre plus aisément et plus complètement la surface 40 du métal restant 39, et provoque une cristallisation de dimensions plus faibles dans les parties de la nouvelle charge qui se trouvent juste au-dessus de métal restant 39, par le fait que le travail de cette partie de la charge pendant l'opération d'extrusion est plus grand que ce ne serait le cas si la partie inférieure de la nouvelle charge se trouvait plus bas, près du câble et était ainsi soumise à un travail d'extrusion moindre.
Par ailleurs, si l'emplacement de la cassure se trouve bien au-dessus du logement du câble, ce der- nier est moins soumis à la haute température de la nouvelle char- ge de métal, et le chauffage du corps de matrice est également moins inégal, ce qui évite par suite une dilatation thermique inégale de ce corps, laquelle pourrait produire une gaine dont les parois auraient une épaisseur inégale.
L'invention peut être conduite selon d'autres métho- des spécifiques que celles qui ont été indiquées dans la pré- sente description, sans sortir de l'esprit et des caractéristi- ques essentielles de l'invention, et les présents exemples de réalisation doivent donc être considérés en tous points comme illustratifs et non restrictifs, et toutes variantes entrant dans le domaine et l'esprit de l'invention sont considérées com- me y étant comprises.