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L'invention est relative à un procédé pour accroître la résis- tance des aciers alliés ou non, en barre, tubes et pièces analogues et est caractérisée par le fait que l'acier profilé de qualité courante est sou- mis mécaniquement à une compression à froid, par martelage, passage à la presse ou laminage transversal en une ou plusieurs passes. Cette compression à froid produit déjà pour un seul passager pour les fers à béton de qualité courante par exemple, un accroissement de la résistance de 20 % à 25 % en- 'viron avec diminution correspondante de la dilatation et accroissement de la dureté et, pour des passes répétées, un accroissement de la résistance de 100 % et plus. La structure à gros grains du fer est ainsi transformée dans toute la section transversale en une structure à fibres fines.
Il est avantageux que l'acier laminé en barres de qualité cou- rante soit d'abord étiré à froid, puis soumis à froid à une compression par martelage, passage à la presse ou laminage transversal et enfin recuit.
L'étirage à froid initial produit un durcissement de la surface, la compres- sion à froid, par martelage, passage à la presse ou laminage transversal qui
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suit agissant plus en profondeur, produit un effet 4'égalisatiQrLet par le recuit, entre 500 et 7000 C, qui vientn:ms.ú:t1b, les tensions internes sont éliminées tout en maintenant la compression. La couche superficielle exté- rieure n'est pas friable, après le recuit, le refroidissement, comme dans les aciers étirés et une barre de ce genre peut avec un faible danger de rupture être ultérieurement courbée ou déformée à froid, par exemple par l'ap- plication par laminage de filetages, de cannelures, de rainures, ce qui amè- nera un nouveau durcissement de la surface.
L'acier étiré de qualité courante est avantageusement recuit avant d'être soumis à la compression à froid pour éliminer des.tensions su- perficielles dont l'importance n'est pas connue et qui, par la suite, seront rétablies avec une valeur connue par l'étirage et la compression à froid.
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On obtient une réalisation particulièrement avantageuse en répé- tant à plusieurs reprises le traitement principal constitué par un étirage à froid, une compression mécanique à froid agissant en profondeur puis un recuit, par exemple deux ou trois fois de suite. De la sorte, l'effet de la compression mécanique à froid progresse toujours plus avant vers le coeur du fer avec une bonne formation des fibres, de sorte que la résistance totale s'élèvera de plus en plus, par exemple de 10 kg/mm2 environ, pour chaque opé- ration.
Une autre réalisation particulièrement avantageusement s'obtient en répétant le traitement.principal, deux et trois fois de suite par exemple, jusqu'à ce que la résistance n'augmente plus.-,?. compression à froid s'est produite à ce moment jusqu'au coeur.
Une autre réalisation avantageuse consiste à étirer à froid la barre d'acier après le recuit du dernier traitement principal. De la sorte, il se produit encore une ibis une compression particulière et par suite un ac- croissement de la résistance et une rectification de la surface extérieure.
La résistance par rapport à celle de l'acier laminé primitif peut, avec ce traitement être portée environ au double de sa valeur primitive.
Une autre réalisation avantageuse s'obtient, dans l'emploi de barres d'acier durcissable à chaud quand l'acier, après le dernier traitement principal et éventuellement les étirages définitifs est durci par un traite- ment à chaud (réchauffage et trempe à l'eau).
Une réalisation avantageuse s'obtient quand la dernière compres- sion à froid est exécutée plusieurs fois de suite (deux ou trois fois) avec des matrices de même forme. A la première passe, il.se produit une réduction de diamètre allant de 5 à 10 % (pour un diamètre de 10 mm. environ), à la deuxième passe de 1 % environ et à la troisième passe de 0,002 % environ.
Après la première passe le diamètre de la barre d'acier présente encore des irrégularités sensibles, après les seconde et troisième passes, au contraire, elle est très régulière: des barres d'acier rondes deviennent ainsi parfaite- ment polie et rondes, de sorte qu'elles n'ont pas besoin d'être étirées en- suite. Le durcissement superficiel défavorable pour la courbure est ainsi éga- lement évité et les barres d'acier n' ont pas besoin, dans de nombreux cas, d'être recuites à nouveau, de sorte qu'elles conservent toute leur résistan- ce.
Le procédé peut également s'employer pour le durcissement des tu- bes si pendant la compression à froid on introduit dans le -tube @ mandrin ou une barre d'acier qui s'y ajuste avec quelque jeu.
Il est avantageux de faire recuire ensuite le tube étiré de que- lité courante, puis de le comprimer à froid, et ensuite de la soumettre à un étirage de l'extérieur et de l'intérieur ou à un galetage.
Le recuit fait disparaître le durcissement superficiel régulier mais sans profondeur et le martelage, le passage à la presse ou le laminage transversal qui.suivent, le remplace par une compression à froid -agissant plus en profondeur. De la sorte, la paroi intérieure du tuyau est soumise à une compression plus élevée que la paroi extérieure et au voisinage de la pa- roi intérieure du tube, il se développe des forces de compression annulaires auxquelles font équilibre des forces de tension annulaires de la paroi exté- rieure. Si ces tubes sont soumis à une pression intérieure, d'un fluide ou d'un gaz, les forces de compression annulaires intérieures doivent d'abord- être surmontées avant que dans l'intérieur de la paroi des forces de tension prissent se développer.
Etant donné que les tubes sont dilatés par ces pres- sions intérieures plus fortement sur le côté intérieur que sur le côté exté- rieur, les tensions annulaires qui se produisent finalement se répartissent également dans toute la section de la. paroi du tube. Ces tubes ne se fendent pas aussi facilement de l'intérieur que les tubes ordinaires.
Le traitement consistant en un recuit, une compression à froid et un étirage ou un galetage peut être renouvelé plusieurs fois, éventuellement
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jusque a ce qu'il ne se produise plus d'accroissement de résistance,
De même dans ces traitements répétés, le tube peut être étiré seulement de l'extérieur et le traitement est renouvelé jusqu'à ce que le tube soit transformé presque complètement ou totalement en une barre d'acier pleine..De la sorte, la matière sera dans l'ensemble étirée et durcie dans le sens de'la longueur avec une bonne production de fibres longitudinales, Etant donné que la matière initialement a été aussi rendue homogène intérie rement par la compression à froid et l'étirage, les porosités et les retas- sures seront éliminées de façon sûre.
Ces tubes et ces barres sont surtout avantageusement employés comme des éléments travaillant à la traction.
Ces tubes ou ces barres seront convenablement recuits après le dernier traitement et, de préférence, seulement dans la partie extérieure en section, de façon qu'ils puissent aisément se courber et'aussi''être em- ployés comme fers à béton.
Conformément à l'invention, la barre ronde d'acier du commerce, étirée ou non étirée est martelée ou comprimée dans une machine à marteler ou une presse, au moyen de marteaux à profiler ou de plateaux de presse demi- ronds ou quart de ronds, de deux ou de quatre côtés simultanément et cette compression à froid, en cas de besoin, est répétée une fois ou plusieurs fois avec les mâchoires de marteaux ou de presse un peu plus serrées. Le der- nier martelage ou la dernière compression sont de préférence répétés avec les mêmes mâchoires de marteaux ou de presseen.deux ou trois passes, De la sorte la barre d'acier sera très uniforme, polie et ronde et sa résistance augmentera encore par la seconde et la troisième passe entre les mêmes mâ- choires de marteaux ou de presses.
La structure à gros grains de la matière sera transformée par là en une structure dense, à fibres fines.Si la barre d'acier doit être courbée avec un faible rayon de courbure, elle peut être recuit à nouveau, surtout sur sa périphérie. Un nouvel étirage est inutile,
Si les tubes doivent être soumis à une compression et à un dur- cissement, un mandrin s'ajustant avec quelque jeu, sera introduit dans le tube, pour chaque passe de martelage, de presse ou dellaminage, Les deux à trois dernières passes de travail seront, dans ceccas, exécutées avec le même outil de forme,
Dans une autre réalisation, la barre ronde en acier de qualité courante sera, quand elle est étirée, recuite puis refroidie ou bien quand elle est seulement laminée, elle est directement soumise au traitement prin- . cipal de la façon suivante:
en premier lieu, la barre d'acier est étirée à froid puis martelée de deux côtés simultanément dans une machine à marteler avec des marteaux de forme demi-ronde, ou bien soumise à une compression ou laminée transversalement de façon interrompue entre deux cylindres avec une règle d'acier, graissée, disposée dans l'intérieur du laminoir, de façon que la barre, glissant sur la règle d'acier pendant les laminages tourne autour de son axe longitudinal
La barre sera ensuite recuite entre 500 et 700 C puis refroi- die.
Ce traitement principal sera utilement répété deux à trois fois ou même plus souvent jusqu'à ce qu'aucun accroissement de résistance ne se produise plus après ce traitement, Par ces traitements principaux la compression s'ac- croît par.degrés vers le centre de la barre, etpar suite la résistance totale s'accroît aussi de sorte que, finalement, la résistance totale est environ double de ce qu'elle était au début du premier traitement principal.
lar ce traitement principal, on obtient également une bonne production de fibres, le recuit répété à chaque fois élimine les tensions internes, de sorte qu'à la compression à froid suivante l'es fibres ne se rompent pas, Dans l'état final, la couche superficielle extérieure est relativement douce et non cas- sante de sorte que la barre peutêtre courbée sans danger de rupture pour les fers à béton, etc..,, ou peut recevoir, par laminage ou compression, des fi- letages, des dentures entaillées, des rainures, etc
Si l'on désire avoir un poli extérieur et une parfaite égalité, la'barre peut encore une fois être étirée à froid. On obtient encore un nou- vel accroissement de la résistance totale d'environ 10 à 20 Kg/mm2.
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La résistance des aciers lamine? de qualité courante, non alliés, peut ainsi être portée de 40 - 60 Kg/mm2 jusqu'à 80 et plus de 100 kg/mm2.
Si le matériau de construction final est un acier prenant la trempe, la barre d'acier peut être trempée, après le dernier traitement prin- cipal et éventuellement après l'étirage à froid définitif,par un traitement à chaud approprié. De la sorte, la résistance peut encore être élevée de 10 à 20 Kg/mm2.
L'invention ne s'applique pas seulement aux barres rondes; .hais aussi aux barres carrées, à six pans, et.aux autres barres polygonales. Dans ce cas, on n'appliquera pas, et particulièrement dans le dernier traitement principal, un laminage transversal, mais seulement un martelage au une com- pression avec les outils de forme appropriée.
Le recuit du dernier traitement principal et l'étirage à froid qui suit peuvent être supprimés pour beaucoup d'usages.
Le procédé est aussi applicable à d'autres métaux, par exemple au laiton ou au bronze.
Le tube étiré d'usage courant sera par exemple tout d'abord re- cuit entre 5000 - 700 C, puis, après l'introduction avec un certain jeu d'un mandrin ou d'une barre d'acier, martelé ou comprimé à froid dans une machine à marteler au moyen d'une forme de marteau adaptée à la forme exté- rieure du tube, simultanément sur deux à six côtés, pendant que le tube est conduit lentement à travers la machine à marter ou la presse; le mandrin étant solidement assujetti.
A la place de ce qui précède, le tube peut être laminé transver- salement par étapes entre deux cylindres tandis qu'il glisse sur une règle d'acier disposée dans l'intervalle entre les cylindres en même temps qu'il tourne autour de son axe longitudinal: éventuellement, le mandrin tourne avec le tube mais reste cependant solidement fixé dans le sens de sa lon- gueur. Enfin le tube est étiré à froid de l'intérieur et de l'extérieur sur un mandrin.
Le recuit, la compression à froid et l'étirage sont éventuelle- ment répétés de une à trois fois, jusqu'à ce que la résistance voulue ou la dureté et l'épaisseur qui s'accroissent par échelons à chaque traitement jusqu'à une valeur déterminée, soient obtenues.
Sous l'action de la compression à froid, il se produit des for- ces de pression internes annulaires qui sont équilibrées par des forces de tension externes. Ces tubes sont particulièrement capables de supporter les pressions internes de fluides ou de gaz.
Au cours des traitements répétés le mandrin peut être enlevé pour la compression à froid et l'étirage, finalement le tube est comprimé à froid jusqu'à ce qu'il forme une barre pleine qui présente alors une bonne orientation des fibres dans la longueur et est exempte de porosité et de re- tassures. De tels tubes, avec un canal intérieur très étroit et une épaisse paroi, ou les barres pleines seront ensuite utilement recuits encore une fois, de préférence superficiellement, par exemple par rayonnement calorifi- que, de façon qu'à l'extérieur ils deviennent doux et par conséquent faciles à courber. Ces tubes ou barres se prêtent tout particulièrement à l'utili- sation comme fers à béton.
Les tubes fabriqués conformément à l'invention, de même que les barres pleines peuvent également être employés pour d'autres usages, comme par exemple pour les arbres ou autres pièces des machines de haute valeur, etc...
Au lieu de l'étirage, un polissage par estampage peut être exécu- té à la presse avec les outils de forme appropriée. La résistance des tubes étirés en acier non allié peut être élevée, par le procédé conforme à l'in- vention,,jusqu'à près du double de la résistance primitive.
Par le martelage, des tubes ronds étirés peuvent aussi donner
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des tubes polygonaux et comprimes à paroi épaisse.
Le procédé n'est pas utilisable seulement pour les tubes d'acier, mais aussi pour les tubes faits d'autres métaux;, par exemple de laiton ou de bronze.