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Procédé d'étirage des tuyaux, etc.
II existe divers procédés connus d'étirage de corps creux en forme de godets ou de tubes en un nombre d'opérations aussi réduit que possible et à la limite en une seule sur un banc à étirer ou à raboter pour obtenir un produit fini à paroi mince.
Le résultat le plus complet, c'est-à-dire l'étirage d'une ébau- che obtenue par le procédé d'emboutissage ou de laminage d'une pièce percée au moyen d'un calibre unique à la longueur du com- merce des tuyaux n'a pas encore été obtenu. En effet la résis- tance de frottement qui prend naissance dans une filière d'éti- rage ordinaire du fait,de l'étirage ne tarde pas à prendre la valeur à laquelle la pièce à étirer se rompt. C'est pourquoi on s'est efforcé de réduire la résistance de frottement en employant des filières formées de rouleaux rotatifs et de la réduire encore davantage en commandant les rouleaux, d'est-à-dire en leur don- nant le caractère de calibres de laminoir.
'Nais cette solution donne lieu à une difficulté, du fait que les degrés d'étirage
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obtenus dans les diverses filières doivent être coordonnés de façon à empêcher des efforts de traction, ni des efforts de refoc lement inadmissible de prendre naissance dans la pièce entre les diverses filières.
Suivant le brevet belge N 413.962 daté du 20 Février 1936, on peut éviter de commander mécaniquement les cylindres en augmentant le nombre de calibres d'étirage fous au moins à la grandeur du facteur d'étirage et en échelonnant en conséquence le diamètre des rouleaux fous des calibres suivants de façon à pou- voir traiter la pièce simultanément par plusieurs calibres-.
Suivant une autre solution,. on ne fait agir simultanément sur la pièce qu'un seul calibre d'étirage, et à cet effet les calibres d'étirage doivent être disposés en série de façon que la pièce ne passe d'un calibre dans le suivant que lorsqu'elle a quitté le premier. Jais on obtient ainsi des bancs d'étirage de grande longueur, qui donnent lieu à un refroidissement fâcheux de la pièce. Far suite on s'est efforcé de réduire le nombre de calibres; en augmentant autant que possible le degré d'étirage des divers calibres. On a -cherché à arriver à ce résultat en rem- plaçant les simples calibres formés de rouleaux fous, par exem- ple suivant le brevet anglais N 520.873 daté du 22 Novembre 1938 par des jeux de calibres se composant chacun de trois calibres formés de rouleaux fous montés dans une cage commune.
Il est dit dans ce brevet qu'on a pu antérieurement réaliser une réduction de section dépassant 20-25% dans un calibre fermé, parce que dans le cas de degrés d'étirage assez grands le métal est refoula dans les intervalles entre les cylindres, en formant ainsi des bavures. Cet inconvénient doit être évité suivant le brevet anglais précité en formant dans la pièce avant son étirage dans le calibre d'étirage des rainures au moyen de rouleaux à nervure:
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Les bords des rouleaux du calibre suivant de la même série pénè- trent dans les bords des rainures et empêchent ainsi la forma- tion de bavures. Lorsqu'on lamine les rainures au moyen des rouleaux à nervures, le métal est refoulé latéralement et par suite la pièce ne subit aucun étirage dans le sens longitudinal.
Suivant ce brevet on emploie encore à la suite des rouleaux d'étirage des rouleaux presseurs pour détacher la pièce du man- drin. Si le nombre des calibres d'étirage nécessaires est moin- dre dans ce procédé, le nombre total des calibres augmente tout de même du fait de l'intercalation de calibres supplémentaires ne participant pas au travail d'étirage. D'ailleurs ce procédé ne remédie pas ..à l'inconvénient de ne traiter la pièce que dans un seul calibre d'étirage car suivant le brevet en question la pièce ne doit arriver dans un jeu de calibres qu'après avoir quitté le jeu précédent.
Or l'invention concerne un procédé d'étirage des tuyaux qui permet de traiter la pièce simultanément dans plusieurs cali- bres d'étirage et de réaliser néanmoins l'étirage avec un nombre de calibres moindre que par le procédé du brevet belge N 413.962 daté du 20 Février 1936 précité, en n'intercalant pas de calibres qui ne participent pas directement au travail d'étirage.
Le nouveau procédé consiste à traiter simultanément la pièce dans plusieurs calibres d'étirage formés de rouleaux fous, dont certains, dits pour abréger,,, calibres excentriques, ont une forme telle qu'ils étirent le métal de façon à faire subir à la paroi de la pièce une réduction d'épaisseur diminuant progres- sivement entre le milieu et les extrémités des rouleaux d'une telle façon que lorsque la pièce arrive dans le prochain calibre rond décalé elle vient en contact avec les rouleaux d'abord au milieu, tandis que, avec les autres portions du profil des cylin-
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dres, ce contact ne se produit que lorsque la pièce a continué à avancer.
Les différences d'épaisseur de la paroi de la pièce sont compensées dans le calibre rond suivant. Il suffit que l'unifor- mité absolue de l'épaisseur de la paroi ne soit obtenue que dans le ou les calibres ronds faisaht suite au dernier calibre excen- trique, tandis que cette uniformité de l'épaisseur de la paroi peut 'être approximative dans les calibres ronds antérieurs.
Le calibre excentrique qui convient à l'application du nouveau procédé àonsiste de préférence en rouleaux dont le pro- fil dans la portion active, c'est-à-dire dans la portion en con- tact avec la pièce est plus aplati que la courbure du cercle ins- crit dans le calibre excentrique en question, tandis que le pro- fil des rouleaux des autres calibres et au moins du ou des der- niers calibres de la série suit d'une manière connue au moins dans sa portion du milieu au cercle inscrit dans le calibre en ques- tion (calibre rond).
Les rouleaux du calibre excentrique ne comportent donc dans la portion de leur profil efficace en contact avec le métal, aucune solution de continuité, ni courbure.dont le rayon soit plus petit que celui du cercle inscrit dans le calibre excentrique en question.
La portion active du profil des rouleaux du calibre excen- trique est formée de préférence par un arc de cercle de plus grand rayon que celui du cercle inscrit dans le calibre et ce premier rayon peut avoir une longueur quelconque et même infinie.
Le profil actif des rouleaux du calibre excentrique peut aussi se composer de plusieurs portions de courbures diverses de plus grand rayon que celle du cercle inscrit.
Les plans de symétrie des rouleaux perpendiculaires aux
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axes de ces derniers sont décalés dans les calibres successifs d'une manière connue en soi de la moitié de l'angle formé par les plans de symétrie des rouleaux voisins d'un calibre'.
La série des calibres successifs peut commencer dans la direction du passage de la pièce de préférence par un cali- bre excentrique et se termine par un ou plusieurs calibres ronds, en disposant alternativement un calibre rond à la suite d'un ou de deux calibres excentriques, cependant plusieurs calibres ronds ou excentriques peuvent se succéder dans la série. A la limite, la série complète peut se composer de calibres excentriques à l'exception toutefois du ou des derniers.
Sur le dessin ci-joint : la Fig. I représente un calibre excentrique, la Fig. 2 représente un calibre rond, la Fig. 3 représente une variante du calibre excentrique. a désigne le mandrin et b le cercle inscrit de rayon r.
Sur la fig; I c, désigne les rouleaux du calibre excentrique, R le rayon du profil des rouleaux c qui dans l'exemple choisi est sup- posé égal à 2 r.
Etant donné que le rayon de courbure R du profil effi- cace du rouleau est plus grand que le rayon du cercle inscrit dans le calibre, la diminution de l'épaisseur de la paroi de la pièce provoquée par les rouleaux c est maximum au milieu des rouleaux, tandis que la valeur de cette réduction de l'épaisseur de la paroi diminue progressivement vers les extrémités des rou- leaux, de sorte que sur une portion-plus ou moins grande de la périphérie de la pièce située entre deux rouleaux contigus, cette épaisseur de la paroi ne subit aucune diminution.
Sur la fig.2, d désigne les rouleaux du calibre rond, dont le profil a sur toute la longueur ou suivant la fi.3 du
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brevet belge précité sur une portion notable au milieu, un rayon constant, c'est-à-dire un rayon égal à celui du cercle inscrit-
La fig. 3 représente un calibre excentrique fermé, du fait que les extrémités des rouleaux sont en contact. Mais les calibres excentriques peuvent aussi être ouverts, c'est-à-dire que les extrémités des rouleaux du calibre ne viennent pas en contact. Le profil des rouleaux c du calibre excentrique se com- pose de plusieurs portions de rayons différents.
La circonférence en pointillé représente le contour de la pièce avant son entrée dans le calibre excentrique. La por- tion x-n-y du milieu du profil z-x-a-y-z des rouleaux se trouve en dedans du contour x-m-y de la pièce et son rayon Et,est plus grand que le rayon du cercle inscrit dans le calibre. Les portions latérales z-x et y-z qui se raccordent aux deux côtés de la portion du milieu du profil se trouvent en dehors du con- tour de la pièce et leur rayon de courbure moyen Ré est plus grand que et par exemple également plus grand que le rayon de courbure R1 de la portion du milieu.
Suivant l'invention le travail d'étirage à exécuter peut se répartir sur tous les calibres, c'est-à-dire sur les calibres excentriques ainsi que sur les calibres ronds et par suite il n'existe pas de calibres ne participant pas à ce travail d'éti- rage. La répartition de l'action d'étirage exercée par le cali- bre excentrique n'est pas uniforme sur toute la périphérie de la pièce. De même la répartition du travail d'étirage total n'est pas uniforme entre les calibres excentriques et ronds.
En .effet l'étirage de la pièce dans le calibre excentri- que dépend des dimensions de la pièce qui y pénètre, de la valent du rayon du cercle inscrit dans le calibre excentrique, de la- forme ou du rayon de courbure du profil efficace des rouleaux
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et de la valeur de la somme des angles au centrer efficaces de ces rouleaux. Cet angle est l'angle au centre w, Fig. 3, dont le sommet se trouve au centre 0 du calibre et les côtés passent par les points d'intersection x et y du profil des rouleaux avec le contour de la pièce à introduire dans le calibre en question.
Si le nombre de rouleaux est égal à N, la somme des angles au centre efficaces des rouleaux du calibre est égale à Nw.
En choisissant d'une manière appropriée ces diverses conditions, il est possible de rendre maximum sans inconvénient le degré d'étirage longitudinal total qu'on peut obtenir dans le calibre excentrique et le calibre rond suivant.
L'étirage total réalisé dans un calibre excentrique et le calibre rond suivant peut être plus grand que celui qu'on obtient avec deux calibres ronds successifs ou avec un calibre à rouleaux nervures suivi d'un calibre rond. En effet l'étirage effectué dans des calibres ronds se succédant immédiatement ne peut pas dépasser une certaine limite à cause de la formation des bavures aux points de rencontre des rouleaux. On peut évi- demment empêcher la formation de ces bavures en laminant des rainures au moyen de rouleaux nervures, mais ces nervures n'ont pour effet que de refouler le métal latéralement, sans lui faire subir en même temps un étirage dans le sens longitudinal.
En employant suivant l'invention des calibres excentriques dont la portion efficace de leur profil à un rayon de courbure plus grand que celui du cercle inscrit dans le calibre en question, on empêche non seulement la formation de bavures dans les cali- bres ronds suivants, mais encore la composante longitudinale de l'écoulement du métal favorise directement l'étirage de ce métal dans le sens longitudinal. Cet étirage contribue aussi d'une manière efficace à l'étirage total, lorsqu'il ne s'étend pas à
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toute la périphérie de la pièce, mais ne se limite principalement qu'à la portion de la périphérie sur laquelle agissent les rou- leaux du calibre excentrique, tandis que dans ce cas la périphé- rie peut aussi comporter des portions qui,ne subissent par d'éti- rage longitudinal.
Les déformations ainsi provoquées dans la pièce sont compensées par le nouvel étirage du métal dans le calibre rond suivant à peu de distance. L'expression "étirage se produisant dans les calibres excentriques" ne désigne donc pas exclusivement l'augmentation de longueur subie par la pièce sur toute sa périphérie.
Les avantages du nouveau procédé ne se manifestent pas seulement dans la fabrication de tuyaux relativement longs, à parois minces, c'est-à-dire dans l'étirage d'une pièce à 10 à 15 fois sa longueur, mais encore lorsqu'il s'agit d'étirer une ébauche en forme de godet à 2 à 5 fois sa longueur en conservant sa forme de odet par exemple pour obtenir des corps creux à parois épaisses en forme de godets, et dans ce cas la série de calibres peut évidemment se composer d'un nombre de calibre moindre et éventuellement d'un seul calibre excentrique seule- ment suivi d'un seul calibre rond.
REVENDICATIONS.
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