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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES DE FABRICATION DE CYLINDRES OU
ROULEAUX METALLIQUES L'invention est relative à des cylindres ou rouleaux en métal et à leur fabrication, ces- cylindres ou rouleaux pouvant être utilisés pour des laminages de tous genres, par exemple le laminage de barreaux ou profilés mé- talliques et le laminage de tôles ou feuilles ou pour le broyage,la moutu- re ou d'autres opérations similaireso
Dans le cas de cylindres pour laminer des matières en forme de feuilles, les cylindres ont une forme cylindrique ordinaire avec une partie périphérique pleine destinée à venir en contact avec 1'ouvrage,
cette partie étant constituée par le contour cylindrique du cylindre. Par contre, les cy- lindres destinés au laminage de barreaux ou profiles métalliques, comportent à leur périphérie plusieurs parties faconneuses, généralement des cannelures, qui ont une section de forme prédéterminés afin que l'on puisse donner à la section transversale de l'ouvrage la forme voulue.
Jusqu'ici on obtenait ces cylindres par un moulage en coquille.
Les cylindres en fer et ceux coulés en coquille présentent les inconvénients suivants : a) le prix de revient de ces cylindres est relativement élevé; b) tout le cylindre est coulé en une seule pièce de sorte que l'ensemble du cylindre se caractérise par une ductibilité réduite et une ré- sistance faible aux chocs comme les pièces en fer coulées en coquille de sor- te que l'on peut craindre à tout moment une rupture complète du cylindre au cours de 1?usage, même si le cylindre est noeuf;
c) bien qu'il soit possible d'obtenir de tels rouleaux avec des caractéristiques de dureté élevée allant jusque 45 à 90 points -du scléroscope Shore ce qui correspond à des duretés Brinell de 320 à 712, l'usure de la surface du cylindre, qui vient en contact avec l'ouvrage., est relativement élevée malgré cette grande dureté et on constate souvent que cette surface
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s'use d'une manière irrégulière ce qui oblige à rectifier ou à dresser assez fréquemment le cylindre, au tour ou à la meule, pour être certain qu'une sur- face exacte soit présentée à l'ouvrage;
cette rectification, à cause de l'usu- re irrégulière, doit être effectuée chaque fois sur une profondeur assez im- portante de sorte que la durée d'usage du cylindre est relativement limitée puisqu'il devient trop petit si le dressage se fait au-delà d'une limite pré- déterminée.
L'invention a pour but de réaliser un cylindre ou rouleau amélio- ré et de perfectionner sa fabrication de manière que les inconvénients sus- dits des cylindres en fer, coulés en coquille., soient évités. En même temps on obtient un cylindre qui résiste tout particulièrement à l'usure et à la rupture au cours de l'usage, sa dureté superficielle étant absolument compa- rable à celle des cylindres en fer coulés en coquille.
Sous son aspect le plus général le procédé selon l'invention con- siste à avoir recours à un support cylindrique ou sensiblement cylindrique en un métal dont la ductibilité et la résistance aux chocs sont plus grandes que celles du fer coulé en coquille, à usiner le contour de ce support de manière à donner à la ou aux parties, destinées à venir en contact avec l'ouvrage, une forme initiale prédéterminée, à recouvrir lesdites parties d'une surface métallique ayant une dureté et une résistance à l'usure suffisante pour qu' elle puisse résister à l'usure à laquelle cette surface est exposée au cours de l'usage, cette surface métallique étant appliquée par une opération de soudure en étant déposée sur les parties susdites à l'état fondu,
et à soumet- tre finalement le cylindre à une rectification périphérique définitive pour donner à la surface du métal déposé la forme finale voulue.
L'invention a également pour objet un cylindre ou rouleau carac- térisé par le fait qu'au moins les faces de la ou des parties, destinées à venir en contact avec l'ouvrage,sont constituées en un métal dont la dureté est plus grande que celle de la partie restante du contour du cylindre, ce mé- tal plus dur étant déposé à l'état fondu par une opération de soudure.
L'invention permet de constituer le support du cylindre en un acier doux ou un acier dont la teneur modérée en carbone ne dépasse, par exemple, pas 0,7% cet acier ayant une ductibilité et une résistance aux chocs relativement élevées de sorte que les parties du noyau destinées à venir en contact avec l'ouvrage, peuvent être aisément façonnées par un usinage or- dinaire avant que la couche superficielle finale, en un métal durs soit mise en place par l'opération de soudure.
On peut admettre que le cylindre ou rouleau, obtenu selon l'in- vention, présente les avantages suivants par rapport aux cylindres connus en fer et coulés en coquille : a) les frais de fabrication totaux, y compris le prix des matières initiales,sont moindres et on croit qu'un cylindre,obtenu selon l'invention et ayant les mêmes dimensions et formes qu'un cylindre en fer et coulé en co- quille, peut être fabriqué avec une économie allant jusqu'à environ 50%. b) par la ductibilité élevée et par la grande résistance aux chocs du support du cylindre les dangers de rupture sont pratiquement éliminés;
c) en choisissant convenablement le métal qui est appliqué par soudure, la couche superficielle ainsi obtenue peut non seulement avoir une dureté comparable à celle d'un cylindre en fer coulé en coquille mais elle peut avoir une résistance à l'usure beaucoup plus élevée et qui peut même être plus régulière de sorte que la rectification du cylindre doit se faire à des intervalles moins fréquents, et, en outre, à une profondeur bien moindre ce qui prolonge considérablement la durée d'usage du cylindre.
L'invention permet, en outre, d'appliquer périodiquement une nou- velle couche superficielle, en un métal dur et résistant à l'usure, car cha- que couche précédemment déposée est enlevée par usure de sorte que la durée d'usage du support est illimitée et ce support ne devient donc jamais trop petit comme dans le cas du cylindre en fonte dont question plus haut.
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La soudure est avantageusement effectuée par une soudure à l'arc 'électrique, bien connue, pour laquelle on se sert d'une ou de plusieurs élec- trodes en un métal qui est celui que l'on veut déposer pour former la couche superficielle dure. Toute une catégorie. d'électrodes existe pour former des surfaces métalliques dures par soudure.Le choix d'une électrode particulière dépend de la nature du support et de la dureté que l'on veut donner à la par- tie de la surface du cylindre,, qui doit venir en contact avec l'ouvrage, cet- te dureté dépendant elle-même de la nature de l'ouvrage qui doit être travail- lé par le cylindre.
Les dessins ci-annexés montrent., à titre d'exemples, quelques mo- des de réalisation de 1'invention
La figure 1 montre, schématiquement et en vue de côté, un train de laminoir pour façonner des pièces métalliques et qui comprend trois pai- res de cylindres dont chacune est établie selon l'invention.
La figure 2 montre, en élévation,les cylindres de la première passe de ce laminoir.
La figure 3 montre,en coupe transversale et à plus grande échel- le, une partie de la paire de cylindres montrée sur la figure 2.
La figure 4 montre, semblablement à la figure 2, les cylindres de la dernière passe du laminoir schématisé sur la figure 1.
La figure 5 montre, semblablement à la figure 3,une partie des cylindres de la figure 4
La figure 6 montre, en coupe transversale analogue à celle de la figure 3, une partie utile de deux cylindres à génératrices parallèles.
, Les cylindres 10 peuvent avoir la forme particulière montrée sur les figures 2 et 4 et peuvent être constituées en adoptant d'abord un support cylindrique en acier doux ou en un acier dont la teneur modérée en carbone ne dépasse pas 0,7% et, de préférence, pas de 0,5 à 0,65%. On soumet ensuite ce support à un usinage ordinaire pour donner aux parties de chaque rouleau, destinées à venir en contact avec l'ouvrage, une forme initiale qui corres- pond grossièrement à celle de la forme définitive voulue, cette forme initia- le étant montrée par des traits interrompus sur les figures 3 et 5 respecti- vement pour les cylindres montrés sur les figures 2 et 4
Les cylindres, grossièrement usinés,
sont ensuite soumis à une soudure à l'arc pour laquelle le support 12 forme une électrode alors que l'autre électrode est constituée en un métal analogue à celui que l'on veut déposer,cette dernière électrode ayant la forme d'une tige de section rela- tivement petite, par exemple une tige ronde dont le diamètre extérieur est com- pris entre 6,25 et 12,5 mm L'extrémité active de cette tige est appliquée sur les facesdu support 12 aux endroits indiqués par 11 sur les figures 3 et 5 afin que l'on obtienne le dépôt du métal à l'état initial fondu en ces endroits pour former une couche 13 en un métal dur et dont la dureté est plus grande que celle des parties périphériques et adjacentes du support 12.
L'é- paisseur de cette couche 13 est un peu plus grande que celle de la couche finale du cylindre achevé afin de permettre l'usinage ou meulage subséquent de la face externe de la couche déposée jusqu'à lui donner la configuration finale montrée en 14 sur les figures 3 et 5.
La tige d'électrode,utilisée pour le dépôt superficiel en métal dur peut être choisie parmi un grand nombre de tiges connues comprenant un noyau métallique entouré d'une gaîne métallique. Pour les deux exemples don- nés ci-dessous le noyau et la gaine peuvent contenir, 'en outre, les fondants, des-oxydants et stabilisateurs de la flamme usuels et qui forment la partie restante de la composition dans chaque cas alors que sa partie principale est formée par les constituants suivants qui sont propres à former une surface mé- tallique dure.
Exemple I.- Noyau : carbone 0,14% et manganèse 0,43%; gaine chrome 10,35% et manganèse 11,17o Pour cet exemple on constate que la surfa-
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ce dure, qui est ainsi déposée, contient les éléments durcissants suivants dans les proportions relatives indiquées et qui donnent une dureté VPN de 366 correspondant au point 49 de Score :carbone 0,43% chrome 3,02% et manga- nèse 0,60%.
Exemple II.= Noyau ;carbone 0,16% et manganèse 0,45%; gaine : chrome 15,60% et manganèse 13,60%. Pour cet exemple on constate que la surfa- ce dure, qui est ainsi déposée, contient les éléments durcissants suivants dans les proportions relatives indiquées ce qui donne une dureté VPN de 685 correspondant au point 91 de Shore : carbone 0,70%, chrome 2,87% et manga- nèse 1,60%.
Pour chacun de ces exemples le métal dur peut être déposé suivant une épaisseur de 6,25 mm. par exemple.
On se rend compte, pour les deux exemples ci-dessus, que le degré de dureté peut varier entre des limites écartées.
Si on le désire on peut déposer le métal plus dur en au moins deux étages, un métal un peu moins dur étant déposé en premier lieu et sur celui-ci une ou plusieurs autres couches dont la dureté va progressivement en augmentant car on a constaté , pour plusieurs cas pratiques, qu'un cylin- dre ainsi fabriqué présente une résistance maximum à 1-'usure.
Quand le dépôt est terminé, la surface du métal déposé est sou- mise à un usinage ou meulage connu jusqu'à ce que la surface de la couche en métal dur corresponde exactement à la section que l'on veut laminer, comme montré en 14 sur les figures 3 et 5 les sections des pièces en cours de la- minage étant désignées par 15 sur les dessins.
Sur les figures 3 et 5 l'ensemble de la surface périphérique des cylindres, qui vient en contact avec la pièce à laminer, a sa résistance à l'usure augmentée de la manière décrite mais, si on le désire, on peut se con- tenter de garnir seulement les parties du contour qui sont soumises locale- ment à une usure très prononcée. On préfère toutefois adopter la méthode dé- crite en détail plus haut.
Quand on applique l'invention à des cylindres ayant une forme cy- lindrique ordinaire ou à génératrices parallèles pour le laminage de tôles ou de feuilles,le métal plus dur est simplement déposé, sous forme d'une couche régulière, sur le contour du. support 12 comme montré en 13 sur la figure 6, les différentes opérations pour la fabrication étant exactement les mêmes que celles décrites plus haut.
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