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Cette invention, est relative à un procédé d'extrusion de profilés métalliques.
Afin de rendre possible l'extrusion de métaux, il faut amener le métal à une température suffisamment élevée pour avoir la plasticité néoes- saire à l'extrusion.
Un lingot à extruder peut être chauffé avant d'être placé dans la chambre d'une presse d'extrusion, c'est le procédé connu sous le nom d'ex- trusion à chaud.
Dans le procédé connu sous le nom d'extrusion à froid, on place un lingot non chauffé au préalable dans la chambre et la charge sur le refou- loir d'extrusion et sa vitesse d'attaque doivent être suffisamment élevées pour procurer un degré modéré de plasticité. Le faible degré de plasticité produit par ce procédé -est accompagné de températures d'extrusion relative- ment basses ce qui a pour résultat de créer une charge élevée sur le refou- loir pour effectuer une extrusion et il résulte des basses températures qu'il se produit un degré important d'écrouissage du métal.
Cela peut si- gnifier qu'il n'est pas possible d'extruder l'entièreté du lingot de métal en une opération, ou, en variante, que les dimensions du lingot à extruder en une opération peuvent être limitées et qu'un recuit est requis entre les opérations avant qu'un travail ultérieur puisse être effectué.
Si donc il est possible d'éliminer l'écrouissage au cours de l'ex- trusion, le recuit entre les opérations devient inutile et on peut réaliser le maximum de déformation avec le minimum d'énergie L'écrouissage du mé- tal qui se produit pendant l'extrusion peut être éliminé par la vitesse d'attaque du refouloir, cette vitesse étant maintenue de manière désirable en substance constante ou raisonnablement constante au cours de l'extrusion.
Le but principal de cette invention est de fournir un procédé de détermination de la pression de charge minimum du refouloir à la vitesse d'extrusion requise, qui est nécessaire pour obtenir l'extrusion d'un lingot de n'importe quelle dimension donnée et de n'importe quel métal qui est susceptible de subir une déformation plastique, de manière à communiquer la température élevée de glissement de plan requise pour produire le degré né- cessaire de plasticité à l'intérieur du lingot pour permettre une grande vi- tesse de mouvement d'extrusion et qui permette d'extruder le métal à une température et à une vitesse telles que l'écrouissage ne se produise pas.
Il faut avoir présent à l'esprit qu'un autre facteur, qui joue un rôle dans le succès de l'extrusion à froid et qui doit à son tour être pris sérieusement en considération, est la vitesse d'attaque du refouloir, c'est- à-dire la vitesse de déplacement du refouloir au moment où il frappe le lingot de métal. une fois que la charge minimum du refouloir est calculée comme il a été dit ci-dessus, il!est désirable de régler la vitesse d'atta- que du refouloir jusqu'à ce que les températures de glissement de plan in- duites puissent à leur tour être réglées de manière à augmenter ou à dimi- nuer la quantité d'écrouissage qui peut se produire dans le métal;
ainsi, de très grandes vitesses d'attaque ont pour résultat des températures de glissement de plan très élevées qui auraient pour effet de produire une ex- trusion complètement recuite; des vitesses et des températures basses pro- duiraient un degré modéré d'écrouissage. On peut ainsi régler les proprié- tés physiques de la pièce finie.
Il est évident que par suite des différentes caractéristiques de divers métaux et des variations ossibles du rapport d'extrusion, la charge sur le refouloir pour obtenir une extrusion satisfaisante varie avec les différents métaux ou les diverses vitesses d'extrusion et un autre but de
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cette invention est donc de fournir un procédé permettant d'obtenir très aisément la charge minimum requise sur le refouloir pour tout métal donné et pour toute vitesse d'extrusion particulière.
Par l'expression "rapport d"extrusion", on entend le rapport entre la section du lingot et la section du profilé qu'on désire extrudera
Par l'expression "limite élastique approximative", on entend que pour certains métaux il n'est pas possible de déterminer exactement la.li- mite élastique, mais, même pour ces métaux, il est,toujours possible de dé- terminer deux points sur la courbe déformation/tension entre lesquels doit se trouver la limite élastique-vraie et le procédé d'extrusion suivant cet- te invention est applicable à tout métal dont la limite élastique approxi- mative peut être déterminée comme ci-dessuso
Suivant la présente invention,
la pression de charge minimum né- cessaire sur le refouloir pour une extrusion à froid est calculée en rap- portant cette pression à la limite élastique ou à la limite élastique ap- proximative, la différence entre la tension maximum et la tension réelle de rupture du métal à extruder et le rapport d'extrusion désiré, c'est-à- dire la section transversale du lingot divisée par la section transversale du profilé extrudé
Afin de déterminer la pression de charge d'extrusion sur le refou- loir pour permettre à tout lingot d'un métal donné et de dimension donnée d'être extrudé, cette équation prend la,forme suivante :
EMI2.1
y = 3y + 4z \}'t;. et dans cette équation Y la pression de charge sur le refouloir par unité de surface de la section du lingot y = la limite élastique du métal z = la différence entre la tension maximum et la ten- sion réelle de rupture tous ces facteurs étant exprimés en tonnes par pouce carré et ¯ = le rapport d'extrusion.
Il est à remarquer que l'équation ci-dessus donne la charge mini- mum requise sur le refouloir, mais lorsqu'on effectue une extrusion suivant cette invention, on a trouvé qu'il est bon de dépasser la pression minimum calculée, par exemple, jusqu'à 5%
Par conséquent, en effet, pour extruder n'importe quel lingot de toutes dimensions données, la charge minimum sur le refouloir par unité de surface de la section du lingot peut être aisément calculée en ajoutant à trois fois la limite élastique du métal quatre fois la différence entre la tension maximum et la tension réelle de rupture multipliée par la racine cubique du rapport d'extrusion.
La vitesse d'attaque du refouloir peut alors être réglée jusqu'à ce que les températures de glissement de plan pro- duisent la plasticité maximum et qu'on obtienne une extrusion satisfaisante avec la pression prédéterminée par pouce carré sur le lingot
Ci-après un exemple du procédé de détermination de la charge dési- rée sur le refouloir pour extruder un tube à partir d'un lingot d'aluminium pur, c'est-à-dire un lingot contenant de gge6 à 99,8% d'aluminium :
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On supposera qu'on désire obtenir un tube extrudé ayant un diamè- tre extérieur de 0,718 pouce (18 mm) de diamètre extérieur à partir d'un lingot de 1,75 pouce (43,4 mm) de diamètre, 0,718 pouce (18 mm) d'alésage et 2,75 pouces (70 mm) de hauteur et qu'on désire obtenir une réduction de section de 98% Il est clair qu'avant de pouvoir résoudre l'équation don- née ci-dessus, il faut effectuer sur le métal des essais pour déterminer les tensions élastiques et plastiques.
Ces essais effectués sur un lingot défini ci-dessus donnent une limite élastique de 1,45 et une différence entre la tension maximum et la tension réelle de rupture de 4.12 En ap- pliquant alors l'équation @
EMI3.1
Ya3+4$ \-YW T. oc 1, 45 + 4 x 4,12 x V50 - 4,35 + 16,48 x 3,684 - 65
Par conséquente si on doit extruder un lingot d'aluminium pur ayant les dimensions ci-dessus et que la réduction de section entre le lingot et le profilé extrudé est de 98% une pression de charge minimum de 65 tonnes par pouce carré doit être appliquée sur la face de la matri- ce;
comme la section du lingot ayant les dimensions données ci-dessus n'est pas un pouce carré mais bien 2,0 pouces carrés et qu'elle est égale à la surface de la partie supérieure de la face de la matrice, la charge tota- le minimum sur le refouloir sera 65 x 2.0 130 tonnes.
Il est évident que la charge du refouloir pour tout autre linget d'aluminium pur de toutes dimensions données peut être obtenue de la même manière.
Dans un autre exemple, on prend comme lingot à extruder un allia- ge d'aluminium, silicium et magnésium, connu dans les normes anglaises sous le numéro AW9, les dimensions du lingot sont les mêmes que celles données dans l'exemple précédent et une réduction de section de 98% est de nouveau requise. Les essais de tension élastique et plastique donnent les chiffres suivants @ limite élastique 2,45 et différence entre la tension maximum et la tension réelle de rupture 4,220 En appliquant de nouveau Inéquation Y 3y + 4z ¯ on obtient le résultat suivant
Y = 3 x 2,45 + 4 x 4, 22 x 3,684 - 69,9
Par conséquent, dans ce cas, la charge minimum requise sur la ma- trice doit être de 69,9 tonnes par pouce carré.
La matrice a la même sec- tion transversale que dans le premier exemple et par conséquent, la charge totale minimum sur le refouloir sera de 139 tommes.
On croit qu'on peut utiliser l'équation ci-dessus pour déterminer la charge de pression minimum sur un refouloir d'extrusion lorsqu'on doit extruder n'importe quel métal susceptible de subir une déformation plasti- que; toutefois, dans certains cas et comme il a été dit ci-dessus, il peut être nécessaire d'accroître la vitesse d'attaque du refouloir comme il a été dit dans le brevet antétieur n 526.475 de la Demanderesse, décrivant une presse hydraulique pour l'extrusion de métaux et il est entendu que le procédé d'extrusion de profilés métalliques suivant cette invention, est
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de préférence mis à exécution avec une presse hydraulique telle qu'elle est décrite dans ce brevet.
Finalement, il est clair qu'en considérant ci-dessus l'extrusion de métaux, le procédé suivant cette invention tient compte des propriétés physiques du métal en question, lesquelles propriétés sont mises dans les équations précitées. Il faut par conséquent reconnaître que ces propriétés physiques varient suivant la température du métalo
REVENDICATIONS. la Procédé d'extrusion de profilés métalliques en n'importe quel métal qui est susceptible de subir une déformation plastique, caractérisé en ce que la pression de charge minimum nécessaire sur le refouloir pour l'extrusion à froid est calculée par une équation dans laquelle intervien- nent la limite élastique ou la limite élastique approximative, la différen- ce entre la tension maximum:
-et la tension réelle de'rupture du métal à ex
EMI4.1
lt1"ud:er,"et,-le rapport 8. éxtbusisn désiré, a'est-à-dioee la section- tranevetsale du lingot divisé'par.. la seeti, ranstresale du profilé extrudé.