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La présente invention se rapporte au tréfilage, et elle concerne plus particulièrement un procéda et un appareil de tréfilage améliorant la lubrification et réduisant l'énergie nécessaire à l'accomplissement du travail.
Lors de l'étirage ou du tréfilage de tiges ou de fils métalliques en vue de réduire leur diamètre, la déformation du métal est assurée principalement en les soumettant à une contrainte au delà de leur limite d'étirage à l'aide de forces appliquées de l'extérieur (tension ou compression).
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Dans les opérations de éfil-ae normale5, 14% forces utilisées principalement constituent une combi- -naison d'efforts de traction et de compression, étant donné que la tige ou le fil traverse par traction un-orifice étroit formant filière, qui exerce une force @de compression pour réduire le diamètre de ce fil.
Dans certains'cas, il est usuel d'appliquer, en .plus de la traction de tréfilage initiale, ce qui peut
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être dénommé "traction 'inverse" , et est-à-dire une force de freinage qui est appliquée au fil avant qutil ne pénètre dans la filière, de sorte que la force'de tré- filage doit être augmentée dans une mesure correspondan- te pour surmonter à la fois cette force de freinage ou traction inverse et les forces résultant de l'effet de compression de la filière assurant la réduction de diamètre.
Le'passage du fil à travers la filière entraine une friction considérable et, par suite, des pertes d'énergie; il engendre également une usure rapide de la filière. Il.est donc toujours désirable de lubrifier la filière pour réduire les pertes par friction et l'usure. On a constaté depuis longtemps que la force de compression devant être exercée par la filière
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peut être réduite en soumettant le fil à une..tprécon- trainte" avant qu'il ne traverse cette filière. La traction inverse précitée constitue une forme de précontrainte, mais une autre forme qui a été suggérée est l'application d'une force de compression au fil dans la zone située immédiatement en avant de la filière.
On a proposé diverses méthodes de lubrification, les lubrifiants utilisés principalement étant formés
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par des huiles (lubrifiants liquides) ,des graisses et des suifs (lubrifiants semi-solides) et des savons en poudre (lubrifiants solides).
Lorsquon utilise des lubrifiants liquides et de lubrifiants semi-solides, qui se transforment aux-même en liquides sous l'effet de la chaleur de fraction en- gendrée dans la filière, on a constaté que l'on peut obtenir une amélioration des conditions de travail si liquide peut être transféré sous pression à la zone située-immédiatement en avant de la filière, Plusieurs 'propositions ont été faites pour assurer cette lubri- fication sous pression.
C'est ainsi qu'on a suggéré pa . exemple l'utilisation d'une chambre close dans laquelle le lubrifiant sous pression est pompé de force appliquée de l'extérieur, de façon qu'une certaine quantité de lubrifiant traverse'la filière avec le fil
Ce mode opératoire n'est pas toujours satisfaisant et il exige dans chaque cas un appareil et une, puissaud additionnels...
On a,constaté également que le déplacement du fil peut être utilise en soi dans certains cas pour assurer l'injection du lubrifiant dans la filière. Pour l'étude du comportement du lubrifiant dans l'appreeil, on ùtile- sera l'expression "vers l'amont" pour désigner une direction opposée,1 celle correspondant au.déplacement du fil, et l'expression "vers l'aval" pour désigner une direction qui correspond à celle du déplacement du fil.
On sait que, si le'fil passe à travers un tube de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur initial du fil et comportant un orifice de
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sortie étranglé formant filière, ce fil agit comme l'é- lément mobile d'une pompe si l'extrémité du tube située en..amont est immergée dans un lubrifiant liquide .Quand le.''fil pénètre dans le tube, il entraine par aspiration le lubrifiant liquide et crée ainsi une pression dans ce lubrifiant en-amont de la filière. On a suggéré diuti- liser des tubes d'entrée de ce type pour assurer la
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lubrifiaation sous pression de la filière.
- On a toujours supposé jusqu'ici que la déformation réelle du fil doit.être assurée par un contact physique entre la surface interne de la filière et l'extérieur du fil, et tous les efforts tendant à réduire les :pertes d'énergie résultant de la friction-correspondant à ce contact physique ont été dirigea simplement en vue. d'établir un certain. degré de lubrification dans-la, filière elle-même.
. Les recherches qui ont abouti à l'invention ont permis toutefois de constater qu'il est possible, dans certains cas, de.supprimer le contact physique entre le fil et la filière et de réduire ainsi dans une mesure
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appréciable l'énergie utilisée pour le tréfilage.Llinven- tion,eB't4o'na matérialisée dans un procédé de travail
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d'qnµ machin à tréfiler du type comportant un tube ay4a4h pwîfice de sortie étranglé à travers' lequel ,,. ; , i' ....;
:.- le ',.,L e sous l'effet d'une traction, et dans laquel- . 1 4 tî le.;l5 'momVement du fil est utilisé pour faire pénétrer le.utiant dans le tube et engendrer une pression dE4o,,,e lubrifiant, ce procédé consistant à prévoir entre le jeu ménagé entr'e lue ìl'et le tube, la lon- gJeur du tube, le diamètre d3 l'erifice de sortie étranglé, la vitesse de déplacement du fil, la traction
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de tréfilage dans ce fil et. la v.s4as.t' noß'enn7, v r .d lubrifiant pendant s'en passage dal,4pl,lo tubes tion telle que.tous ces facteurs ooo&retf.t pour dans ' 'quJ, ' ' dans le lubrifiant qui se. trouve dansl tube ,,.;<e()/.$#fi j j ';
z ' point situé en amont de l'orifice de orte, 6 tr' > une pression suffisante pour que le,fluide provoque
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un fluage plastique du fil, de a.gn , cü,e r a section , droite soit réduite avant qu il .n atte3,gze Itorifico de sortie étranglé.
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Des recherches ont montré que, lors de l'étiyage , d'un fil de diamètre connu à une vitesse'également connue à travers un tube de diamètre intérieur et de longueur. connus comportant un orifice de sortie étranglé dont le diamètre intérieur n'est pas supérieur au diamètre extérieur initial du fil, et quand un lubrifiant de
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viscosité connue est fourni à la pression et à la tem-i pérature ambiantes à l'extrémité du tube située en amont, la pression engendrée dans le lubrifiant se trouvant; à l'intérieur du tube peut être calculée par des princi- ' pes hydrodynamiques en soi connus.
Les expériences effectuées ont montré que le fil, ne suit pas en fait l'axe géométrique du tube, mais qu'il prend une position'excentrée dans celui-ci, cotte
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position étant pelle pour laquelle il rencontro urie moindre résistance quand il traverse le lubrifiant sous, pression.
Ces expériences ont montré en outre que, dans ces
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oonditipne connues, la pression engendrée dans le lubrifiant se txauvart à l'intérieur du tube peut 81i calcule e par la formule suivante, dan's laquelle : L est la longueur du tube en centimètres ,
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H est le jeu, radial , c'est-11-diie la dîìér>;n=e entre le rayon initial du fil et le rayon intérieur du tube,.en centimètres.
V est la vitesse du.fil à travers le tube, en .centimètres par seconde.
Z est la viscosité moyenne du lubrifiant dans le tube, exprimée en poises (dynes-sec/om2), 'et P est la pression du lubrifiant à l'intérieur du tube dans la zone située immédiatement en avant de la filière, en dynes par centimètre carré;
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.P ç: 3,40 ZVL - 1I' On.'comprendra aisément que la viscosité du lubri- fiant va varier dans chaque cas sur la longueur du tube.
A l'entrée, la température et la pression sont faibles.
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Quand le lubrifiant avance dans le tube, la temp6:aL-burc., croît, ce qui'tend à réduire la viscosité. En même temps, la pression s'élève, ce qui tend à augmenter la visco-
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sité. La détermination de celui de ces deux effets'op- posés qui prédomine dépend des dimensions choisies pour l'appareil et le produit, et du rapport entre H et le rayon du fil.
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La particularité essentielle de l'.xvnt3.on réside dans le fait qu'il s'établit dans le lubrifiant ce trou-
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vant dans le tube une pression atteigna .t une valeur telle qu'elle soit, en fait, suffisante pour provoquer le fluage plastique du métal du -fil, afin de déformer' celui-ci et de réduire sa section droite*'
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Le plus grand avantage résultant 1, wl.t3nvv.ota y, est obtenu quand la pression wbteint un d.**$.ré SMf:Ms pour réduire le diamètre du fil de lîl fropne ,r uno valeur inférieure au diamètre imi7irièur de Tr'..f'(ee.
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de sortie étranglé formant filière.
Dans ces conditions le fil traverse la filière tout en étant entouré com- plètement par une pellicule de lubrifiant qui empêche tout contact physique entre ce fil et la filière. On comprendra que, dans ces conditions, l'usure de la filière est extrêmement réduite, la force d'étirage ou de tré- filage requise étant nettement plus faible, et la qua- lité du fil étant'améliorée.'
Les recherches effectuées ont montré en même temps qu'il est encore possible d'obtenir de avantages oonsi- dérables en procédant suivant l'invention avec un rendement légèrement inférieur au rendement maximum.
Dans ce dernier cas, la pression est suffisante pour déformer le fil mais le-degré de déformation est légèrement inférieur, et le diamètre du fil est réduit de façon telle qu'il soit d'une fraction supérieur au diamètre.intérieur de l'orifice de sortie étranglé.Dans ces conditions, il existe un contact physique léger entre l'orifice de sortie étranglé et le fil, ce qui assure une réduction fractionnaire finale ainsi qu'un, brunissage du fil, Mais une quantité de lubrifiant con- sidérable traverse la filière et la force de compres- sion requise pour assurer cette réduction fractionnaire finale est notablement inférieure à celle qui est habituellement nécessaire dans les appareils de type usuel.
Pour l'obtention d'un rendement maximum, avec une lubrification hydrodynamique totale c'est-à-dire que la pellicule de lubrifiant sépare complètement le fil de l'orifice étranglé formant filière, il ect nécessaire, comme l'ont montra des essais, que la
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pression du fluide dans le lubrifiant soit, dans la par- tie située immédiatement en amont de l'orifice de sortie étranglé, et lorsqu'elle est ajoutée à la valeur de la contrainte de traction du fil engendrée par la fric- tion fluide à l'intérieur du tube et par la traction inverse exercée sur le fil (si cette traction inverso est utilisée) au moins égale à la valeur de la contrain- te étalon de 0,1% du fil, mesurée par un essai de traction.
La contrainte étalon de.0,1% du fil est définie comme étant la contrainte ou force nécessaire pour pro- voquer un allongement permanent du fil représentant 0,1% de sa longueur.
Les principes sur lesquels repose l'invention peuvent être appliquas à la fois à des lubrifiants li- quides et semi-solides, comme'des huiles, et à des lubrifiants formés par un savon en poudre, tel que ceux utilisés normalement dans les techniques de tréfi- lage dites "à sec". Il existe toutefois des différences importantes dans l'appareillage utilisé. Il faut donc étudier le-comportement du lubrifiant dans chaque cas.
Si l'on considère tout d'abord le lubrifiant liquide, l'appareil utilisé comporte, comme déjà indiqué, un tube de dimensions prédéterminées, mnui à l'extrémité située en aval d'un orifice de sortie étranglé formant la filière. Lors de la pénétration du fil dans le tube par traction, la filière agit tout d'abord de la façon normale par contact physique, mais lorsque la vitesse de tréfilage augmente jusqu'à une vitesse prédéterminée, la pression croit, et une fois les conditions de lubrite- cation hydrodynamique totale de la. filière attein tes
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c'est-à-dire' les conditions dans lesquelles tout constact physique entre la filière et le fil est supprima la force de tréfilage abaissé, comme on peut le constater,
jusqu'à une valeur minimum.
On a déjà indiqué que le fil prend une position excentrique dans le tube, en' suivant le trajet de moindre résistance. Des recherches ont montré que, lors de l'accroissement de pression, une certaine partie du lubrifiant ressort du tube vers l'arrière, en quittant ce tube par le côté opposé à celui par lequel sort le fil. Il existe par suite une circulation partielle qui tend à ramener vers l'arrière et hors du tube de petite' particules de dépôt oxydé ou d'autres matières, qui sont ainsi détachées de la surface du fil pendant sa déformation.
Pour. pouvoir étudier le comportement d'un lubri- fiant formé par un savon solide, il convient tout d'abord d'expliquer les techniques d'étirage à sec usuelles utilisées jusqu'ici. Dans ces .techniques, il était usuel d'appliquer le savon au fil en mouvemont sous la forme d'une poudre. Ici encore, le mouvement du fil est utilisé pour entraîner le savon à l'état pulvé- rulent vers la filière, ét un appareil spécial est employé pour comprimer le savon en poudre afin qu'il forme un enrobage léger autour du fil.
L'appareil utilisé habituellement dans les techni- ques de tréfilage à sec de type usuel comprend, d'une façon générale, la filière de réduction de diamètre habituelle, combinée à un réservoir pour le savon en poudre, dénommé habituellement "boîte à savon", placé sur le fil en avant de la filière à une cerbaine distane
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de celle-ci . Le fil traverse les parois de la botte a sa- von et passe dans le savon en poudre. uani il quitte cetteboite à savon, il traverse dans certains cas un organe dénommé "ajutage à savon", qui est Lui orifice en forme d'entonnoir présentant un alésage à paroi convergeant vers l'intérieur dans le sens de déplace- ment du fil.
La surface du fil en mouvement prélève dans la boite à savon-du savon en poudre et assure l'entraînement du savon dans l'ajutage précité et sa compactification, de façon qu'il adhère plus étroite- ment à la surface du fil. Il existe entre la partie la plus étroite de l'ajutage et le fil un jeu suffisant pour permettre à ce fil d'entraîner à travers cet ajutage un enrobage sensiblement continu de savon compactifié. qui demeure ensuite appliqué sur le fil jusqu'à ce,que celui-ci atteigne la 'filière, et qui agit comme lubrifiant dans cette filière.
On comprendra que'llajutage lui-même né sert on aucun cas de filière de tréfilage puis....que son diamètre minimum est supérieur au'diamètre initial du fil.Il sert simplement de .dispositif appliquant un enrobage de lubrifiant solide sur le fil, en amont de la filière.
Dans les techniques de tréfilage à soc usuellen, il est connu d'enrober le fil de chaux avant.qu'il n'at teigne la boîte'à savon, afin de neutraliser l'effet des acides utilisés à un stade antérieur pour débarras- le fil de sa pellicule oxydée.
Des recherches ont montré que si l'on utilise un lubrifiant form par un savon en poudre sans modifion 11 embouchure du tube 'l'entrée pour former un ajutage à
Savon, la lubrification est moins efficace qu'avec les
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techniques usuelles. Par ailleurs, si cette modification consiste simplement à appliquer un ajutage à savon de bype usuel à l'embouchure d'un tube d'entrée, une telle modi-
Il, Il' '11 fication n'est pas, en soi, suffisante, étant donne que les dimensions' de l'ajutage usuel' ne permettent pas' une compacification suffisante du savon.
Alors que, dans l'ajutage usuel, le savon est compacifié à un certain degré pour former un gâteau, et qu'il est étalé sur le fil sous forme d'une pellicule, celle-ci n'est pas extrêmement adhérente étant donne que la pression de compacification n'est pas très éleve e.
Pour pouvoir appliquer avec succès les principes de l'invention à une lubrification par du savon en poudre, ce savon doit être soumis à une pression beaucoup plus élevée que celle régnant dans l'ajutage usuel. Cette pression doit être- tout d'abord suffisante pour compaci- fier étroitement le savon en poudre, afin de former une masse solide homogène autour du fil en mouvement ot pour exeroer un effet de tassement continu. La friction exercée sur le fil en mouvement provoque alors une aug- mentation considérable de la température au sein do cotte masse. 'En conséquence le savon est transformé. en une masse visqueuse cohérente qui présente les propriétés d'un fluide et qui peut réali'ser un fluage plastique.
On ne sait à l'heure actuelle que très'peu de choses en ce qui concerne le comportement du savon quand il est ainsi transformé par la chaleur et par une pres- sion élevée, et son état précis dans ces conditions n'est pas complètement connu. On utilisera par suite,dans .l'ensemble de la description, l'expression "quasi-fluide" pour désigner un lubrifiant formé par un savon en poudre
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qui a subi la transformation précitée par la chalaur.
la moniée de tempéra'cure provoquée par le passa$* du fil avec frottement à travers la masse solide 1,tans- forme le savon se trouvant du côté aval de cette masse solide en une masse à l'élan quasi-fluide Le savon conserve cet état alors est entraîné à travers le tube en demeurant sur le fil ; il le conserve égale- ment jusqu'à ce qu'il ait traversé l'orifice de section étranglée formant filière.
Quand elle quitte la filière, la pellicule de savon se refroidit rapidement et se so- vidifie pour former un enrobage qui adhère étroitement au\fil, lequel a maintenant un diamètre plus faible,
La différence importante que l'on a constatée entre le comportement d'un lubrifiant solide.'formé par un savon en poudre et d'un lubrifiant liquide tel qu'une huile réside dans le fait que le phénomène d'écoulement inverse" hors du tubene semble pas se produire quand on utilise du savon comme lubrifiant.
On est donc fondé à penser que 'la messe solide de savon compacifiée, qui est formée de façon''continue'dans l'ajutage , exerce un effet de tassement ou de refoule- ment également continu sur le savon à l'état quasi- .
. fluide et empêche tout écoulement inverse appréciable,
L'invention concerne, en conséquence, .un procédé d'étirage ou¯ de tréfilage utilisant un appareil compor- tant un tube muni d'un orifice de sortie étrangle et dans lequel le mouvement du fil est utilisé pour introduire le lubrifiant dans ce tube, ce procédé consistant à sti- liser comme lubrifiant du saven en poudre, qui doitêtre appliqué au fil avant qu'il ne pénètre dans la tube, er
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à assurer l'alimentation en svon en poudre par péné- tration du fil, sous l'effet d'une traction, dans un ajutage de compacification qui entoure ce fil,
qui est solidaire-dû tube ou qui y est relié d'une façon étanche à la pression et qui est étudié afin de provoquer la compacification du savon en une masse solide homogène entourant le fil en amont de la zone dans laquelle cet ajutage rejoint le tube, de sorte que le.,passage du'fil à travers cette masse augmente sa température à un degré suffisant pour transformer le savon se t ouvant du côté ' aval de la masse en une masse semi-fluide, le mouvement du fil à travers le tube pouvant ainsi être ici encore utilisé pour entrainer le savon quasi-fluide dans ce tube et engendrer, dans le savon quasi-fluide se trouvant dans le tube, une pression suffisante pour déformer. le fil par un effet hydrodynamique dans la zone située immédiatement en avant de la filière.
Les'propriétés des différents savons qui sont utilisés pour le tréfilage ne sont pas nécessairement constantes. Leur composition varie, de même que leur faculté à être prélevée, ou entraînés par le L'il en mouvo ment. Leur "gamme de ramollissement" (c'est-à-dire la gamme de températures dans laquelle le passage de l'état solide à l'état quasi-fluide se produit ) va-rio. égale- ment . Leur viscosité à une température donnée est donc variable selon le savon utilisé.
Ainsi, le comportement d'un-savon particulier peut ne pas être toujours déser- miné à l'avance avec une précision suffisante pour permettre à une formule quelconque,' telle que celle précitée. d'être appliquée avec une certitude de suceès immédiat.
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Liapplicatioii générale des principes de l'invention à un lubrifiant formé par un savon présentant a l'état quasi-fluide une viscosité beaucoup plus élevée que celle d'une huile ou d'une graisse rend évidents les avantages qui doivent en découler. La viscosité plus grande doit théoriquement permettre un fonctionnement avec un tube plus court, avec un jeu plus important entre le tube et le fil, et à des' températures plus éle- vées que celles pouvant être obtenues autrement avec un lubrifiant formé par une huile. Il en résulte , en consé- quence , un ensemble de construction plus ramassée.
Il est évident que les réglages de la pression régnant dans le tube nécessaires pour produire dès conditions de lubrification hydrodynamique plutôt criti- ques peuvent être obtenus en modifiant la valeur de l'un ou de plusieurs des différents facteurs variables qui interviennent, à savoir :la traction inverse(si on l'utilise), la viscosité du lubrifiant, la-longueur du tube ou le jeu entre le tube et le fil, et.la vitesse de tréfilage .
La traction inverse n'est pas toujours désirable, car elle augmente l'énergie nécessaire au tréfilage.
.La'variation de la viscosité's'obtient plus aisément avec un lubrifiant liquide qu'avec-un savon,' étant donné qu'un lubrifiant liquide peut, si nécessaire, être dilué pour réduire sa viscosité , tandis qu'un savon ne peut pas être "dilué"de cette manière. On peut modifier la vitesse utilisée, mais ces variations doivent être consi- dérables pour entraîner une modification appréciable de la pression, uant aux variations de la longueur du tube ou du jeu , elles peuvent être connues uniquement en démontant l'appareil et en remplaçant le tube.
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Il est bien entendu essentiel d'obtenir des condi- tions de pression constantes dans un appareil quelconque quand on utilise une lubrification hydrodynamique dans la zone située en avant de la filière et habituellement dans la filière elle-même.
Si la pression du lubrifiant est trop faible pour provoquer un fluage plastique du métal, la déformation du fil doit alors être assurée par contact physique avec la filière. Il est évident que, dans ces conditions, aucune amélioration n'est obtenue par rapport aux métho- des de tréfilage usuelles. En fait, l'appareil ne fonctionne pas sur une base hydrodynamique.
Les expériences effeotuées ont montré que, si la pression ,du fluide est trop élevée dans l'appareil, elle peut baisser d'elle-même d'une façon continue par passage de "jets" de lubrifiant àdes intervalles sensiblement réguliers et relativement courts à travers la filière . Une pression excessive provoque une dé- formation soudaine du fil au delà de.celle que l'on dési- re. Ceci augmente momentanément le jeu entre le fil et l'orifice de sortie étranglé, permet l'échappement d'un jet de lubrifiant sous pression, et abaisse celle-ci.Si cela se produit de façon continue, la pression irrégu- lière entraîne le passage à travers l'orifice de sortie étranglé d'un fil présentant en alternance des étrangle- ments et des ventres, ce qui est indésirable.
Bien que la pression du lubrifiant dans la zone dans laquelle le fil subit une déformation hydrodynamique . soit critique et que les variations de pression admissi- bles soient faibles pour un groupe donne do conditions de tiavail, on a toutefois constaté qu'on utilisant un
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ajutage et un tube avec un lubrifiant formé par un savon en poudre, l'appareil, objet de l'invention, présente une faculté d'auto-réglage qui permet un fonctionnement satisfaisant sur une gamme appréciable de conditions de travail.
Cette faculté d'auto-réglage est due.au fait que, stil se produit une augmentation de la pression dans l'ajutage, et par suite une augmentation de la tempéra- ture provoquée par le passage du fil avec frottement à travers la masse solide, cette augmentation de tempé- rature accélère la conversion,du savon entre l'état solide et l'état quasi-fluide. En. conséquence, l'effet -de tassement ou de refoulement est réduit et il en résul. te une réduction de la pression de compacification, de sorte que la pression hydrodynamique'dans le savon quasi-fluide est réduite par suite de la réduction de sa viscosité,-elle-même due à une élévation db tem- pérature. Inversement, si la pression baisse, la tempé- rature baisse également et la viscosité augmente,de ' sorte que la pression est rétablie.
Indépendamment des qualités d'auto-réglage de l'appareil, on a pu constater qu'il est possible de ré- gler la pression du savon quasi-fluide en ajoutant au, savon'en poudre et en y dispersant une substance pulvé- rulente (dénommée ici "matière de charge") destinée a réduire l'effort de friction entre le savon et le fil et entre le savon et l'alésage du tube, de telle sonte que 1:, vitesse d'établissement d'une pression dans le savon quasi-fluide et, par suite, la pression finale ob- tenue , soient réduites.
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Des recherches ont montré également que la chaux et le talc constituent des matières de charge particu- lièrement satisfaisantes, bien que des expériences puis- sent démontrer que d'autres substances pulvérulentes non abrasives ont, lors de leur adjonction au savon en. poudre et après dispersion uniforme dans celui-ci, un ef- fet identique ou même meilleur,
Les expériences effectuées ont montré également que l'utilisation de chaux comme matière de charge doit être contrôlée avec soin, car un excès de matière de charge peut réduire l'effet d'"entraînement" ou de "prélèvement" du savon par le fil dans.une mesure toile qu'une compacification appropriée'n'est plus obtenue dans l'ajutage, et,
que par suite .l'appareil ne fonction- .ne plus du tout . Cet effet nuisible se manifeste en . particulier si, pour une autre raison, le fil a reçu un enrobage de chaux épais.avant'de'pénétrer,dans la botte à savon. Ce revêtement épais tend à se.concentrer dans l'ajutage et à provoquer l'obturation de celui-ci, do sorte .qu'une quantité insuffisante de savon en'poudre y pénètre.
Pour que l'appareil puisse fonctionner 'de façon satisfaisante, ilfaut doncque la matière de charge soit dispersée de façon uniforme dans toute la masse de savon en poudre se trouvant dans la boite ou-soif entraînée dans les proportions correctes avec le savon . en poudre jusqu'à l'ajutage.
On comprendra que si une petite quantité de ma- tière de charge est ajoutée au savon en poudre, on peut l'utiliser pour augmenter la viscosité effective du savon quasi-fluide, et par suite pour accroître la pression effective. Toutefois, un exees de matière de
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charge a li effet opposé, car même s'il n'est pas suffisans pour empêcher la compacification, il peut réduire les propriétés de fluidité du savon quasi-fluide dans une me- sure telle que celui-ci cesse de se comporter comme un fluide lors de l'établissement de la pression hydro- dynamique.
Des recherches ont montré également que les variations de la dureté du savon influent sur le fonction- nement de l'appareil. Quand on emploie des savons plus durs (métalliques) comme les savons de lithium et de baryum, on peut utiliser un tube relativement court. Si l'on emploie au contraire des savons plus mous; comme les stéarates de sodium, la longueur du tube doit être augmentée de-façon notable. Ceci est une conséquence naturelle de la différence de viscosité- entre les divers types de savon lorsqu'ils sont à l'était, quasi-fluide. '
En outre, la dimension partioulaire ou grosseur de grain du savon en poudre est importante.
Des recherche!:; ont montré que lion ne peut pas utiliser d'une façon satisfaisante, des particules de savon en poudre très fines telles que celles correspondant à une grosseur de grain de 0,4 mm environ par exemple;, car elles ton- dent alors à obturer l'ajutage. On a constaté par ail- leurs que des particules de savon en poudre.'.trop grosses, telles .que celles atteignant par exemple 1,3 mm environ ne sont pas entraînées de façon appropriée.
Par suite et suivant l'invention, le' savon en poudre est choisi, au point de vue granulométrie, dans une gamme correspondant à des particules comprises. Mitre 1,2 mm et 0,4 mm environ ;Pour .la plupart des applications (fils ou tiges ayant un diamètre compris entre-6,4 et 3,25 mm).
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une poudre formée de particules de O,25, 0,4 Mm donne 1.'/ : des résultats satisfaisants.
D'une fa!oJ"l généro.e',ulie , dimension particulaire supérieure à 1, 06 1;n'ii p 1 f!.t pas ', '' satisfaisante pour la matière de châl.r'Sé. l " i Un mode , judioièux de 1 détermination des conditions ,> 1 1 r' 1,1 de travail requises, quand la'qualité, du savon n'est
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lit., .. j, pas connue exactement, consiste a. f;
eLü.o. un calcul préliminaire, basé sur la viscosité supposée du
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savon quand il se trouve à'l'état quà'si-fluido ot sur le diamètre des types de fils'devant être tir8s.L'appe reil est ensuite réglé avec un tube de longueur et de jeu appropriés pour obtenir une pression légèrement supérieure à celle nécessaire pour déformer le fil.On 1
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fait fonctionner ensuite avec du savon en ppudre.pur(nc dilué par une matière de charge) à une.vitesse qui as-
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sure la production d'un fil de surface irétJïx; ou ridée.'On ajoute ensuite la matière de charge choisie a
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savon en .poudré pour réduire la pression "jusgu t'à co' ',:' ',1 ' . l Iw:1r, que les irrégularités de surface du fil r,spâro;3,'qx'.
,
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On fait ensuite fonctionner l'appareil de façon n'3.;' ( en maintenant le même rapport''entre la àtiéée 'de :,1\ il' . ' , .<'"' ', oharge et le savon' en: poudre) jusqu,,la '. ,'..,.e ,1 es'3ai 'TJ ou jusqu'à l'utilisation d'un 110uveau.J.ot,$, savon en. poudre de propriétés non oôhnùɵ;.>"'i Les recherches ont montré cuu;,,tv,z,,,1 résu.Lth' Les recherches ont mon)rf qj,'q4,,, réxultàh' de l'utilisation du'savon en poudre comttt6.'lubrifiant dans des conditions de lubrification hydi'oêl;yn.miy'l1o , réside dans le fait que l'appareil iJ 1110n,;l, oenoiblc t'1 , ' l à des variations dimensionnelles cue ' t,han s le cas de l'u tilisation d'un lubrifiant liquida.
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Un autre avztae de 1'utH-isaton d'un iuùiifx)1i très visqueur réside dans In faib qu'Ai autorise M6 latitude beaucoup plus ,rwMde àans l'irrégularité à* '' section droite ae la tige ou du fil à étirer, sans sf4, . primer les propriétés hydrudynan.iquos do llçqpparill. :"j Etant donnés les faibles jeux acl,iiissibles lors d'un fonationnemetru avec un lubrifiauG liquide, toute irx6gu- larité appréciable de la section droite du fil rompt la pellicule de lubrifiant et réalise un contact avec le tube, en détruisant ainsi l'effet hydrodynamique.Les jeux plus grands admissibles avec un lubrifiant formé, par un savon en poudre autorisent des irrégularités de ce type beaucoup plus importantes.
Cet avantage est particuliàrement apparent quand on utilise l'appareil pour la réduction initiale du diamètre de tiges ou de fils de diamètre moyen lors de leur passage dans le premier trou (dégrossissage) d'un banc à tréfiler à , plusieurs trous: hors de 'l'utilisation d'un dispositif '. suivant l'invention au lieu d'une filière nsuelle, on peut obtenir une amélioration telle des conditions de lubrification que les trous suivants n'ont pas besoin de recevoir un lubrifiant additionnel à cause de la présence de la pellicule qui adhère étroitement au fil à la sortie du premier trou.
On a constaté*''que, même dans ces conditions, l'usure de toutes les filières de la . machine a été réduite dans une proportion appréciable, quintuplant ou décuplant dans certains cas la durée utile des filières.
Un autre avantage de l'utilisation d'un lubrifiant'
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à viscosité élevée réside dans le ±#<1.t que l'on peut employer des températures et des nr:wons bc.¯ucot plus
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élùvées (à condition, bien entendu, de modifier (1(, fgeon correspondante l'agencement de l'appareil pqur akGn.e une résistance accrue et d'utiliser , si 17.t'3G'C;,,o:cil.7."t un système de refroidissement approprié) ce qui permet
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par conséquent d'employer des vitesses de travAil plt,Li grandes correspondant à un meilleur rendement.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention..'
La fig. 1 est une vue en coupe schématique d'un
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tube d'étirage ou de tréfilage suivant !<invention muni d'un orifice de sortie étranglé formant filière soudain re du tube.
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'La fig. 2 est une vue en coupe s Èdmatiquo aitiiie variante du tube de tréfilage muni d'un orifice de sortie étranglé réalisé séparément au tube, mais monte dans
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des conditions réalisant avec celui-ai un-etariah6it6 à la pression.
La fig. 3 est une vue en coupe schématique cor-
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respondant à une variante de ce que montra la zig. 2 ,'1 l'appareil représenté par les figes. 1# 2i'' 3 convenant >' "'< lei une utilisation avec un lubrifiant liquide.
La fig. 4 montre wie tête d.'ëtirao"oomport:nt un ajutage et un tube,'et étudido rn vue 4.r lwu;a.l:ln.Liorr d'uyi lubrifiant formé; par un savon en pou'dre"'laT'.,j le pretsier trou (dégroissue) d'une Machina à Li,1±1 1<ji y p.t.sieus, treis et; Ct.e pyM't'bT.'o l'inLe.'chy'biiii des filières et des a.z-LLy.s . l'Intérieur de 1 Eéte.
La S-ILT. 5 montre, une f itj-'è're rmwj6b*Lrôo rwb. i i'é ae Fà.îisablo dans 1a bé.be J'éti. ag r'epr'és<Tt sr ia ti,g, ,
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L'appareil que Montre la fig.l comprend un tube d'entrée 1 ayant une longueur et un diamètre interne prédétermina µ , muni d'un orifice de sortie étranglé Le diamètre intérieur du tube 1 va en diminuant vers l'orifice de sortie étranglé 2, et l'embouchure 3 =le
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cet orifice est évasée. Une bride de:.ixac-lon 4 est représentée sur le tube , mais il est évident que l'on peut employer n'importe quel autre dispositif de fixation approprié.
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Ittappareil que montre la fig. 2 comprend un élézonent de sortie étranglé 5, qui a la foxme@d'une filière ordinaire, disposé dans une monture 6 présentant, une 'embouchure évasée 7 et fixée par un raccord, 8 sur l'extrémité d'un tube 9 . Ainsi l'élément de'sortie .étranglé 5 est maintenu,appliqué fortement contre une
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ronde..e , d 1 étanehéitê 10 réalisant un àoint. 4/çnche ' au fluide entre la filière 5 et le.tube.
L'appareil que montre la fig. 3 est modifié en ce . sens que la monture 11 est portée par 1'.extrémité, du
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tube 9, et que. 1 t élément étranglé 5" est logo dans cette.monture'et est'applique contre l'extrémité du tube, avec interposition d'une rondelle'd'étanohciLé 12 , les éléments étant maintenus asserribi6s par un écrou 13 vissé dans la- monture.
Dans tous les cas, le 'diamètre 'intérieur du tube
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doit étre calculé)-" selon'la formule précitée, en fonction du diamètre initial du'fil 14 devant subir l'étirage,
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du la longueur du -tube', de la viscosité du 1,oeilJrà.ì<;nt utilisé, et de la vitesse de tréfilage, comme indiu .erarxt.
Ces mesures et ces calculs doivent- é < &1 ileùrs dépendre éal?<at' des bu-tr. ;L Li:: t.Tl' : ,1 Z..S
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doivent être modifiés selon que l'on désire établir à l'intérieur du .tube une pression de lubrifiant suffisante pour assurer la totalité-de la réduction de diamètre du fil en un seul stade ou en deux stades.Le lubrifiant'est amené à l'extrémité ouverte du tube, en utilisant le fil pour assurer l'entraînement de ce lubri- fiant dans le tube.
Etant donné qu'il va se produire une certaine augmentation de température par suite de la friction du fluide, il peut être nécessaire d'assurer un refroidissement de l'extérieur, parexemple en prévo- yant un système de refroidissement par eau., conjugué à l'appareil. En outre, étant donnés le diamètre intérieur et la longueur du tube,il peut être nécessaire, pour
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la commodité de la fabrication, d étab.ir;, a tube en plusieurs tronçons,-auquel cas les tronçons, peuvent être réunis entre eux par des joints capables de suppor- ter la pression interne appropriée.
On comprendra que la viscosité du lubrifiant a
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une importance primordiale. Bien quune .tzi.l m3.nêral présente cet avantage que sa 'viscosité augmente avec la pression, de sorte que' la pression requise.,peut être éta- blie plus aisément, il est plus usuel, dans les opération: de tréfilage, d'utiliser un lubrifiant à base aqueuse.
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Des expériences peuvent devoir 'tre effeo,â,6ds pour déterminer le type de r ,luide , v; u3, ., aonvien. .e mieux.Si ','1'on utilise un lubrifiant formé par une,huile minérale,
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il peut alors éire nbqessaire de nettoyer le fil avant qu'il ne subisse un autre tr.ierr.ent. Dans chaque c;.> , le fil étire suivant ..2lvrti,n ne va pas êtr hbill:<n1,
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et si un fini est nécessaire, on devra recouri à une opération de polissage auxiliaire.
Le tableau suivant donne des exemples types de dimensions de tubes qui fournissent des résultas satisfaisants pour l'étirage du cuivre et de l'acier doux aux vitesses indiquées en utilisant des lubrifiants formés par des huiles minérales ayant les viscosités également indiquées. Mais on pourrait employer tout aus- si bien d'autres dimensions présentant entre elles des relations appropriées. Ainsi, par exemple, si le jeu ménagé entre le fil et le tube est plus faible ou si lion choisit un lubrifiant plus visqueux, on peut réduire la longueur du tube. Les valeurs indiquées dans le tableau ont été obtenues par des expériences qui montrent leur intérêt, mais elles ne sont données qu'à titre non limitatif.
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Fil de cuivre doux.
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<tb> Diamètre: <SEP> Vitesse <SEP> de <SEP> Viscosité <SEP> du <SEP> lu- <SEP> : <SEP> Diamètre <SEP> : <SEP> Longueur <SEP> du
<tb>
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du fil tréfilage briîiant(poises) : intérieur tube (cm)
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<tb> (cm) <SEP> (cm/sec) <SEP> à <SEP> 25 <SEP> C <SEP> et <SEP> à <SEP> la <SEP> :
<SEP> du <SEP> tube
<tb>
<tb>
<tb> pression <SEP> atm. <SEP> (cm)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,200 <SEP> 200 <SEP> 4,0 <SEP> 0,212 <SEP> 12,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,200 <SEP> 500 <SEP> 1,0 <SEP> 0,212 <SEP> 17,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,140 <SEP> 200 <SEP> 4,0 <SEP> 0,150 <SEP> 8,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0;140 <SEP> 500 <SEP> 1,0 <SEP> 0,150 <SEP> 10,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> @
<tb>
<tb> 0,080 <SEP> 200 <SEP> 4,0 <SEP> 0,087 <SEP> 5,0
<tb>
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0, 080 500 l, 0 z 0, 087 6, 2 , .. . 1i
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<tb> Fil <SEP> d'acier <SEP> doux
<tb>
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0,200 ' '200 4, 0 0,212 1 , 0 0, 200 50b .: 1,0 0, 212 '19,5 xr 0,140 200 0,150 Oel4O 200 4,0 0,150 9e5 0,140 500 , 0,150 i 11,5 t,
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<tb> @
<tb>
<tb> 0,080 <SEP> 200 <SEP> 4,0 <SEP> 0,087 <SEP> 5,5, <SEP> " <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 0,080 <SEP> 500 <SEP> 1,0 <SEP> 0,087 <SEP> 7,0
<tb>
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s s ' :
: : : .
Les pressions de fluide qu'on fait intervenir lors de l'application du procédé, objet de l'invention, peuvent être aisément calculées à partir de.la formule précitée , et on peut indiquer a titre d'indication générale que, pour l'étirage da cuivre doux, une pression du fluide de l'ordre de 700 kg/cm2 est néces- saire pour assurer la déformation et une lubrification hydrodynamique satisfaisante, tandis que pour l'étirage d'acier doux la pression du fluide nécessaire est de l'ordre de 1400 kg/cm2.
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. la. tête de tréfilage représentée sur la fig. 4 est formée principalement de trois éléments réunis d'une façon étanche à la pression, à savoir un ajutage, un tube et une filière . Ces éléments sont monés dans un porte-filière muni d'un chemisage de refroidissement et étudié de manière à pouvoir remplacer les porte- filières usuels et à permettre l'interchangeabilité des filières et des ajutages à l'intérieur de la même tê- te, en vue d'autoriser des modifications dimensionnelles selon la matière à étirer-et la vitesse de travail.
Un boîtier extérieur 15, de forme externe usuelle, reçoit une monture¯16 maintenue en place par un écrou 17, par l'intermédiaire de joints hermétiques 18 et 19. Une chambre à eau annulaire 20 est reliée de la manière usuelle à un dispositif (non représenté) assurant une circulation d'eau. Si désiré, le refroidissement par eau peut être assuré'sur toute la longueur de l'ajutage.et du tube.
La monture 16 reçoit la filière proprement dite 21, et le tube de pression 22 et l'ajutage de compacifioa- tion 23 sont montés dans l'alignement axial de la fi- lière. Les éléments 21, 22 et 23 sont maintenus assem- blés fermement par un écrou de retenue 24, et une rondelle 25 d'étanchéité ' la pression est prévue entre la filière 21 et le tube de pression 22 .
Comme exemple de dimensions jugées appropriées, or peut citer les dimensions particulières suivantes:- (1) Le diamètre du tube est égal audiamètre maxi- . mum de la tige ou du fil, plus 0,254mm. Ainsi par exemple, pour une tige en acier doux ayant un diamètre
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nominal de 5,38 mm, le diamètre du tube est alors de
5,38 mm+0,254 mm=5,634 mm).
(2) Pour un fil de diamètre moyen (par exemple en- viron 2 mm) , le diamètre du tube doit être égal au . diamètre maximum du fil (diamètre nominal plus tolérance maximum), plus 0,126 mm.
(3) La longueur de la partie parallèle ou cylindir- que du tube doit varier de 15,24 mm, à 25,4 mm., selon que l'on utilise du savon dur ou mou. , (4) Le rayon de la partie évasée de l'ajutage ne doit pas être inférieur à 50,8 mm..
(5) Cette partie évasée doit se raccorder d'une façon progressive à la partie parallèle du tube.
(6) Le diamètre maximum de l'embouchure de l'aju- tage doit représenter approximativement le triple'du dia- mètre de la tige ou du fil qui y pénètre.
Pour assurer une admission uniforme du savon dans la tête de tréfilage, l'embouchure de l'ajutage doit en faire saillie, et pénétrer dans' la masse de savon en poudre se trouvant dans la boîte à savon. Si l'ad- mission à l'ajutage est gênée par les écrous de maintien de la filière ou par les parois de la boîte à savon, il peut se produire alors une obturation ou occlusion de l'orifice d'entrée de l'ajutage et, par suite, une réduction de la quantité de poudre admise.
Etant donnée la consommation accrue de savon (l'ajutage consomme plus de savon qu'une filière usuelle) la boîte à savon doit avoir des dimensions suffisates pour re- cevoir environ 1,5 ou 2 kg de poudre, faute de quoi l'ouvrier doit recharger la boîte à savon plus souvent que cola ne parait judicieux.''Les boîtes a savon portées
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par certaines machines sont, à ce sujec, d'un agence-
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ment non approprié. En fait, c er1i:....illG;::; ;1: ;';:,,11:-11 1,:ühûl1 pas pour l'obtention d'une 1 Ltûrii:w G1.01¯ 5..: G1:= .i¯ ¯.llLv avec des filières normales.
L'agencement décrit dans les figs. 4 et 5 est destiné à une utilisation avec des savons durs (métal- liques) . Si l'on doit,utiliser des savons plus mous, comme les stéarates de sodium, la longueur.de la partie parallèle de l'ajutage doit être augmentée,par exemple de 50 à 100%. Pour que l'ajutage travaille de façon correcte, la totalité du savon en poudre qui y pénètre doit ensuite pénétrer dans la filière.
Le degré de "savonnage" peut être réglé de différentes façons. Si la poudre de savon se trouvant dans la boite est diluée par une matière de charge très fine comma la chaux, la quantité de savon entraînée dans l'ajutage, et par suite la quantité appliquée sur le fil, est plus faible. Le même résultat est obtenu par une addition modérée de savon très fin.
La quantité de savon entraîné peut également être modifiée en changeant les dimensions de l'ajutage par exemple en raccourcissant le tube, en réduisant le rayon de courbure de la partie évasée, et en augmentant le diamètre de l'ajutage. Chacun de ces facteurs provoque une réduction de la quantité de savon traversant la fi- lière .
Si cela est désirable, le tube et la filière
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peuvent forcer un er.: (;;".:1)==-' j .:','.lJûiGC ^ ".u:' al') [1. LÔ .1.c 1" fig. 5, cet e n s r- i b 4,,#;:.. l'.¯':-L1ri.t; dcf- .41 r -t...
: -..t 22 sur la -1" . 4 .
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D'autres modifications encore peuvent être apportée' au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équi- valences techniques, sans s'écarter de .l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de tréfilage appliqué à un appareil du type comportant un tube muni d'un orifice de sortie étranglé à travers lequel on fait passer le fil métal- lique, le mouvement du fil étant utilisé pour introduire du lubrifiant dans' le tube, ce procédé consistant, à ti- .
tre'caractéristique , à donner au jeu ménagé entre le fil et le [jubé et entre ce fil et l'orifice de sortie étran- glé, à la vitesse de déplacement du fil, à la traction de tréfilage imposée au.fil et à'la viscosité moyen- ne du lubrifiant, une relation telle que'ces'différents facteurs coopèrent pour produire des conditions de lubrification'hydrodynamiques dans lesquelles une pres- sion du fluide suffisante pour- provoquer un fluage plas- tique du fil est engendrée dans le lubrifiant, de sorte que la'section droite de ce fil est ainsi réduite.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to wire drawing, and more particularly it relates to a process and a wire drawing apparatus improving lubrication and reducing the energy required to perform the work.
When drawing or drawing metal rods or wires to reduce their diameter, the deformation of the metal is achieved primarily by subjecting them to stress beyond their draw limit using applied forces of outside (tension or compression).
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In normal threading operations5, 14% of the forces used primarily constitute a combination of tensile and compressive forces, as the rod or wire pulls through a narrow die hole, which exerts pressure. compressive force to reduce the diameter of this wire.
In some cases, it is customary to apply, in addition to the initial drawing tension, which may
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be referred to as "reverse pull", and that is, a braking force which is applied to the wire before it enters the die, so that the pulling force must be increased to a corresponding extent to overcome both this braking force or reverse traction and the forces resulting from the compression effect of the die ensuring the reduction in diameter.
Passing the yarn through the die causes considerable friction and consequently energy losses; it also causes rapid wear of the die. It is therefore always desirable to lubricate the die to reduce friction losses and wear. It has long been observed that the compressive force to be exerted by the die
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can be reduced by subjecting the wire to "pre-stress" before it passes through this die. The above reverse pull is one form of pre-stress, but another form which has been suggested is the application of a force. wire compression in the area immediately in front of the die.
Various methods of lubrication have been proposed, the lubricants used mainly being formed
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by oils (liquid lubricants), greases and tallows (semi-solid lubricants) and powdered soaps (solid lubricants).
When using liquid lubricants and semi-solid lubricants, which transform themselves into liquids under the effect of the fraction heat generated in the die, it has been found that an improvement in the working conditions can be obtained. If liquid can be transferred under pressure to the area immediately ahead of the die, several proposals have been made to provide this pressure lubrication.
This is how pa was suggested. example the use of a closed chamber in which the lubricant under pressure is pumped by force applied from the outside, so that a certain quantity of lubricant passes through the die with the wire
This procedure is not always satisfactory and it requires in each case an additional device and power ...
It has also been observed that the movement of the wire can be used per se in certain cases to ensure the injection of the lubricant into the die. For the study of the behavior of the lubricant in the application, we will use the expression "upstream" to denote an opposite direction, 1 that corresponding to the displacement of the wire, and the expression "downstream. "to denote a direction which corresponds to that of the movement of the wire.
It is known that, if the thread passes through a tube with an internal diameter slightly greater than the initial external diameter of the thread and comprising an orifice of
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throttled outlet forming a die, this wire acts as the movable element of a pump if the end of the tube situated upstream is immersed in a liquid lubricant. When the wire enters the tube, it entrains by suctioning the liquid lubricant and thus creates a pressure in this lubricant upstream of the die. It has been suggested that inlet tubes of this type be used to ensure the
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pressure lubrication of the die.
- It has always been assumed up to now that the real deformation of the wire must be ensured by physical contact between the internal surface of the die and the outside of the wire, and all the efforts tending to reduce the resulting energy losses of the friction-corresponding to this physical contact were simply pointed in sight. to establish a certain. degree of lubrication in the die itself.
. The research which led to the invention has, however, made it possible to observe that it is possible, in certain cases, to remove the physical contact between the yarn and the die and thus reduce to an extent
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appreciable energy used for wire drawing.Llinvention, eB't4o'na materialized in a working process
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of a wire drawing machine of the type comprising a tube ay4a4h throttled outlet through which ,,. ; , i '....;
: .- the ',., L e under the effect of traction, and in which-. 1 4 tî le.; L5 'momVement of the wire is used to make penetrate the.utiant in the tube and to generate a pressure dE4o ,,, e lubricant, this process consisting in providing between the clearance left between read ìl'and the tube, tube length, diameter of the throttled outlet hole, wire travel speed, pull
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wire drawing in this wire and. la v.s4as.t 'noß'enn7, v r .d lubricant during en passage dal, 4pl, lo tubes tion such that.all of these factors ooo & retf.t for in `` quJ,' 'in the lubricant which is. found in tube ,,.; <e () /.$# fi j j ';
z 'point located upstream of the orifice, 6 tr'> sufficient pressure for the fluid to cause
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a plastic creep of the wire, from a.gn, cü, e r a section, straight is reduced before it .n reaches 3, gze Itorifico of choked output.
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Research has shown that, when etching, a wire of known diameter at a known speed also passes through a tube of inner diameter and length. known having a constricted outlet orifice whose inner diameter is not greater than the initial outer diameter of the wire, and when a lubricant of
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known viscosity is supplied at the ambient pressure and temperature at the end of the tube situated upstream, the pressure generated in the lubricant being present; inside the tube can be calculated by hydrodynamic principles known per se.
The experiments carried out have shown that the wire does not in fact follow the geometric axis of the tube, but that it takes an eccentric position in it, coats
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position being a shovel for which it meets the least resistance when it passes through the lubricant under pressure.
These experiments have further shown that in these
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oonditipne known, the pressure generated in the lubricant is txauvart inside the tube can 81i be calculated by the following formula, in which: L is the length of the tube in centimeters,
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H is the play, radial, that is, the dîìér>; n = e between the initial radius of the wire and the internal radius of the tube,. In centimeters.
V is the speed of the wire through the tube, in .centimeters per second.
Z is the average viscosity of the lubricant in the tube, expressed in poises (dynes-sec / om2), 'and P is the pressure of the lubricant inside the tube in the area immediately ahead of the die, in dynes per square centimeter;
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.P ç: 3.40 ZVL - 1I 'On.' will easily be understood that the viscosity of the lubricant will vary in each case over the length of the tube.
At the inlet, the temperature and pressure are low.
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As the lubricant advances through the tube, the temp6: aL-burc., Increases, which tends to reduce the viscosity. At the same time, the pressure rises, which tends to increase the visco-
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site. The determination of which of these two opposing effects predominates depends on the dimensions chosen for the apparatus and the product, and on the ratio between H and the radius of the wire.
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The essential peculiarity of the.xvnt3.on lies in the fact that it is established in the lubricant this hole
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before in the tube a pressure reached .t a value such that it is, in fact, sufficient to cause plastic creep of the metal of the wire, in order to deform 'the latter and reduce its cross section *'
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The greatest resulting advantage 1, wl.t3nvv.ota y, is obtained when the pressure wb reaches a d. ** $. D SMf: Ms to reduce the diameter of the wire of the wire, r a value less than the imi7irior diameter of Tr '..fairy.
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throttled outlet forming a die.
Under these conditions, the wire passes through the die while being completely surrounded by a film of lubricant which prevents any physical contact between this wire and the die. It will be appreciated that, under these conditions, die wear is extremely reduced, the required draw or draw force being markedly lower, and the quality of the yarn being improved.
The research carried out has shown at the same time that it is still possible to obtain considerable advantages by proceeding according to the invention with a yield slightly less than the maximum yield.
In the latter case, the pressure is sufficient to deform the wire but the degree of deformation is slightly less, and the diameter of the wire is reduced so that it is a fraction greater than the inside diameter of the orifice. Under these conditions, there is slight physical contact between the constricted outlet and the wire, which ensures final fractional reduction as well as burnishing of the wire, but a considerable amount of lubricant passes through. the die and the compressive force required to achieve this final fractional reduction is considerably less than that usually required in conventional type apparatus.
To obtain maximum efficiency, with total hydrodynamic lubrication, that is to say that the film of lubricant completely separates the wire from the constricted orifice forming the die, it is necessary, as tests have shown. , that the
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pressure of the fluid in the lubricant either in the part immediately upstream of the constricted outlet orifice, and when it is added to the value of the tensile stress of the wire generated by the fluid friction at l inside the tube and by the reverse traction exerted on the wire (if this inverso traction is used) at least equal to the value of the standard stress of 0.1% of the wire, measured by a tensile test.
The 0.1% standard strain of the yarn is defined as the stress or force necessary to cause permanent elongation of the yarn representing 0.1% of its length.
The principles on which the invention is based can be applied both to liquid and semi-solid lubricants, such as oils, and to lubricants formed by powdered soap, such as those normally used in the art of washing. so-called "dry" drawing. However, there are important differences in the equipment used. It is therefore necessary to study the behavior of the lubricant in each case.
If we consider first of all the liquid lubricant, the apparatus used comprises, as already indicated, a tube of predetermined dimensions, mnui at the end situated downstream of a constricted outlet orifice forming the die. When the wire penetrates the tube by pulling, the die first acts in the normal way by physical contact, but as the wire drawing speed increases to a predetermined rate, the pressure increases, and after the conditions of total hydrodynamic lubrication of the. sector reach your
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that is, 'the conditions in which any physical constact between the die and the wire is suppressed the lowered drawing force, as can be seen,
up to a minimum value.
It has already been indicated that the wire takes an eccentric position in the tube, following the path of least resistance. Research has shown that when the pressure increases, some of the lubricant comes out of the tube backwards, leaving this tube on the side opposite to that from which the wire exits. There is therefore a partial circulation which tends to push back and out of the tube small particles of oxidized deposit or other material, which are thus detached from the surface of the wire during its deformation.
For. To be able to study the behavior of a lubricant formed by a solid soap, it is first of all necessary to explain the usual dry drawing techniques used up to now. In these techniques, it was customary to apply the soap to the moving wire in the form of a powder. Again, the movement of the yarn is used to drive the powdered soap to the die, and special apparatus is employed to compress the powdered soap to form a light coating around the yarn.
The apparatus usually used in dry drawing techniques of the usual type comprises, in general, the usual diameter reduction die, combined with a reservoir for powdered soap, usually referred to as a "soap box". , placed on the wire in front of the die at a certain distance
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of it. The thread passes through the walls of the soap boot and passes through the soap powder. When it leaves this soap box, it passes in certain cases through a member called the "soap nozzle", which is a funnel-shaped orifice having a bore with a wall converging inwards in the direction of movement of the wire.
The surface of the moving wire picks up powdered soap from the soap box and entrains the soap into the aforementioned nozzle and compacts it, so that it adheres more closely to the surface of the wire. There is sufficient clearance between the narrowest part of the nozzle and the wire to allow this wire to entrain through this nozzle a substantially continuous coating of compacted soap. which then remains applied to the thread until it reaches the die, and which acts as a lubricant in that die.
It will be understood that the fitting itself is not used in any case as a drawing die and then ... that its minimum diameter is greater than the initial diameter of the wire. It simply serves as a device applying a coating of solid lubricant to the wire. , upstream of the sector.
In the usual plow wire drawing techniques, it is known to coat the wire with lime before it dyes the soap box, in order to neutralize the effect of the acids used at an earlier stage to remove the thread of its oxidized film.
Research has shown that if one uses a lubricant formed by a soap powder without modification of the mouth of the tube 'the inlet to form a nozzle at
Soap, lubrication is less effective than with
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usual techniques. On the other hand, if this modification consists simply in applying a customary bype soap nozzle to the mouth of an inlet tube, such a modification
The fication is not in itself sufficient, since the dimensions of the usual nozzle do not allow sufficient compacting of the soap.
While in the usual nozzle the soap is compacted to a certain degree to form a cake, and is spread over the wire as a film, the film is not extremely adherent since the pressure for compacting is not very high.
In order to be able to successfully apply the principles of the invention to lubrication with powdered soap, this soap must be subjected to a much higher pressure than that prevailing in the usual nozzle. This pressure must first be sufficient to compact the powdered soap tightly, so as to form a homogeneous solid mass around the moving yarn and to exert a continuous compacting effect. The friction exerted on the moving wire then causes a considerable increase in the temperature within this mass. 'As a result the soap is transformed. into a coherent viscous mass which exhibits the properties of a fluid and which can achieve plastic creep.
Very little is known at the present time as to the behavior of soap when so transformed by heat and high pressure, and its precise state under these conditions is not completely known. The expression “quasi-fluid” will therefore be used throughout the description to denote a lubricant formed by a powdered soap.
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which has undergone the aforementioned transformation by the chalaur.
the temperature change caused by the passing of the yarn with friction through the solid mass 1, transforms the soap on the downstream side of this solid mass into a mass with a quasi-fluid momentum The soap retains this state is then drawn through the tube while remaining on the wire; it also retains it until it has passed through the orifice of constricted section forming the die.
When it leaves the die, the soap film quickly cools and solidifies to form a coating which adheres tightly to the wire, which now has a smaller diameter.
The important difference that has been observed between the behavior of a solid lubricant formed by powdered soap and a liquid lubricant such as oil is that the phenomenon of reverse flow "out of the box. tub does not seem to occur when using soap as a lubricant.
There is therefore reason to believe that the solid mass of compacted soap, which is continuously formed in the nozzle, exerts an equally continuous compressing or pushing back effect on the soap in its quasi-state. .
. fluid and prevents appreciable reverse flow,
The invention therefore relates to a method of drawing or drawing using an apparatus having a tube with a throttled outlet and in which the movement of the wire is used to introduce the lubricant into this tube. , this process consisting of stimulating powdered saven as lubricant, which must be applied to the wire before it enters the tube, and
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to ensure the supply of powdered svon by penetration of the wire, under the effect of traction, in a compacting nozzle which surrounds this wire,
which is integral with the tube or which is connected to it in a pressure-tight manner and which is designed to cause the compacting of the soap into a homogeneous solid mass surrounding the wire upstream of the zone in which this nozzle joins the tube , so that the passage of the yarn through this mass increases its temperature to a sufficient degree to transform the soap opening on the downstream side of the mass into a semi-fluid mass, the movement of the wire through the mass. tube can thus be used here again to entrain the quasi-fluid soap in this tube and generate, in the quasi-fluid soap located in the tube, sufficient pressure to deform. the wire by a hydrodynamic effect in the area immediately in front of the die.
The properties of the different soaps which are used for wire drawing are not necessarily constant. Their composition varies, as does their faculty to be taken, or carried away by the moving eye. Their "softening range" (that is, the range of temperatures in which the change from solid to near-fluid state occurs) varies. also. Their viscosity at a given temperature is therefore variable depending on the soap used.
Thus, the behavior of a particular soap may not always be predetermined with sufficient precision to allow any formulation, such as that mentioned above. to be applied with a certainty of immediate sucking.
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The general application of the principles of the invention to a lubricant formed by a soap exhibiting in the quasi-fluid state a much higher viscosity than that of an oil or a grease makes the advantages which should result therefrom obvious. The higher viscosity should theoretically allow operation with a shorter tube, with greater clearance between tube and wire, and at higher temperatures than may otherwise be achieved with an oil-formed lubricant. This results in a more compact construction set.
It is evident that the pressure settings in the tube necessary to produce rather critical hydrodynamic lubrication conditions can be obtained by modifying the value of one or more of the various variable factors which intervene, namely: reverse pull (if used), lubricant viscosity, tube length or clearance between tube and wire, and wire drawing speed.
Reverse traction is not always desirable because it increases the energy required for wire drawing.
The 'change in viscosity' is more easily achieved with a liquid lubricant than with a soap, since a liquid lubricant can, if necessary, be diluted to reduce its viscosity, while a soap cannot. to be "diluted" in this way. The speed used can be changed, but these variations must be considerable to cause an appreciable change in pressure, and with variations in tube length or clearance, they can only be known by disassembling the apparatus and replacing the tube. tube.
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It is of course essential to achieve constant pressure conditions in any apparatus when hydrodynamic lubrication is employed in the area forward of the die and usually in the die itself.
If the lubricant pressure is too low to cause plastic flow of the metal, then wire deformation must be ensured by physical contact with the die. It is obvious that, under these conditions, no improvement is obtained over the usual drawing methods. In fact, the device does not operate on a hydrodynamic basis.
The experiments carried out have shown that, if the pressure of the fluid is too high in the apparatus, it can drop of itself continuously by passing "jets" of lubricant at substantially regular and relatively short intervals to. through the industry. Excessive pressure causes sudden deformation of the wire beyond what is desired. This momentarily increases the clearance between the wire and the constricted outlet, allows a jet of pressurized lubricant to escape, and lowers the pressure. If this occurs continuously, the irregular pressure causes passage through the constricted exit orifice of a thread having alternately constrictions and bellies, which is undesirable.
Although the pressure of the lubricant in the area in which the wire undergoes hydrodynamic deformation. is critical and the permissible pressure variations are small for a given group of working conditions, it has however been found that using a
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nozzle and a tube with a lubricant formed by a powdered soap, the apparatus, object of the invention, has a self-adjusting faculty which allows satisfactory operation over an appreciable range of working conditions.
This self-adjusting faculty is due to the fact that there is an increase in the pressure in the nozzle, and consequently an increase in the temperature caused by the passage of the wire with friction through the solid mass. , this increase in temperature accelerates the conversion of the soap between the solid state and the quasi-fluid state. In. As a result, the effect of settlement or repression is reduced and the result. You reduce the compaction pressure, so that the hydrodynamic pressure in the quasi-fluid soap is reduced as a result of the reduction in its viscosity, itself due to a rise in temperature. Conversely, if the pressure drops, the temperature also drops and the viscosity increases, so that the pressure is restored.
Independently of the self-adjusting qualities of the apparatus, it has been observed that it is possible to regulate the pressure of the quasi-fluid soap by adding to the powdered soap and by dispersing therein a pulverulent substance. (hereinafter referred to as "filler material") intended to reduce the frictional force between the soap and the wire and between the soap and the bore of the tube, such that 1 :, pressure build-up speed in the quasi-fluid soap and, consequently, the final pressure obtained, are reduced.
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Investigations have also shown that lime and talc are particularly satisfactory fillers, although experiments can show that other non-abrasive powdery substances have, when added to soap,. powder and after uniform dispersion therein, an identical or even better effect,
The experiments carried out have also shown that the use of lime as a filler must be carefully controlled, since an excess of filler can reduce the effect of "dragging" or "taking" the soap by the yarn in. a canvas measurement that an appropriate compacification is no longer obtained in the nozzle, and,
that as a result .the device does not function at all. This detrimental effect manifests itself in. especially if, for some other reason, the wire has received a thick lime coating before it penetrates into the soap bundle. This thick coating tends to become concentrated in the nozzle and cause plugging thereof so that an insufficient amount of powdered soap penetrates it.
In order for the apparatus to function satisfactorily, therefore, the filler material must be uniformly dispersed throughout the mass of powdered soap in the box or thirst entrained in the correct proportions with the soap. powder until the nozzle.
It will be understood that if a small amount of filler material is added to the powdered soap, it can be used to increase the effective viscosity of the quasi-fluid soap, and hence to increase the effective pressure. However, a material exees
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load has the opposite effect, because even if it is not sufficient to prevent compacification, it can reduce the flow properties of the quasi-fluid soap to such an extent that it ceases to behave like a fluid during the establishment of hydrodynamic pressure.
Research has also shown that variations in the hardness of the soap affect the operation of the appliance. When using harder (metallic) soaps like lithium and barium soaps, a relatively short tube can be used. If, on the contrary, softer soaps are used; like sodium stearates, the length of the tube must be increased significantly. This is a natural consequence of the difference in viscosity - between the various types of soap when they are in a state, near-fluid. '
In addition, the particle size or grain size of the soap powder is important.
Research!:; have shown that lion cannot satisfactorily use very fine powdered soap particles such as those corresponding to a grain size of about 0.4 mm for example ;, because they will then clog up the 'nozzle. It has also been found that too large powdered soap particles, such as those up to about 1.3 mm, for example, are not appropriately entrained.
As a result and according to the invention, the powdered soap is chosen, from the particle size point of view, from a range corresponding to particles included. Miter 1.2 mm and 0.4 mm approximately; For most applications (wires or rods with a diameter between -6.4 and 3.25 mm).
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a powder formed of 0.25 0.4 mm particles gives satisfactory results.
In a way! OJ "l genero.e ', ulie, particle size greater than 1.06 1; n'ii p 1 f! .T not', '' satisfactory for the châl.r'Sé. L "i A judicious mode of determining the conditions,> 1 1 r '1,1 of work required, when the quality of the soap is not
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lit., .. j, not exactly known, consists of. f;
eLü.o. a preliminary calculation, based on the assumed viscosity of the
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soap when it is in the quà-fluido state ot on the diameter of the types of threads to be drawn 8. The reel valve is then adjusted with a tube of suitable length and clearance to obtain a slightly higher pressure to that necessary to deform the wire.
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then run with pure ppudre soap (nc diluted by a filler) at a speed which
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on the production of an iretJïx surface yarn; or wrinkled. Then the chosen filler material is added to
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powdered soap to reduce the pressure "jusgu t'à co '',: '', 1 '. l Iw: 1r, that the surface irregularities of the wire r, spâro; 3,' qx '.
,
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The apparatus is then operated in a n3 fashion. (maintaining the same ratio '' between the part 'of :, 1 \ il'. ',. <' "'', load and soap 'in: powder) up to the'., '..,. e, 1 es'3ai 'TJ or until the use of a 110uveau.J.ot, $, soap powder with non-oôhnùɵ properties;.> "' i Research has shown cuu; ,, tv, z ,,, 1 resu.Lth 'Research has mon) rf qj,' q4 ,,, results of the use of the 'powder soap comttt6.' lubricant under hydi'oêl lubricating conditions; yn.miy ' 11, lies in the fact that the device iJ 1110n,; l, oenoiblc t'1, 'l to dimensional variations cue' t, han s the case of the use of a liquid lubricant.
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Another avztae of the use of a very viscous iuùiifx) 1i lies in the fact that Al allows M6 much more latitude, rwMde in the irregularity in * '' cross section of the rod or wire to be drawn, without sf4,. give priority to the hydrudynan.iquos do llçqpparill properties. : "j Given the low clearances acl, which can be obtained when fusing with a liquid lubricant, any appreciable irx6guarity of the cross section of the wire breaks the film of lubricant and makes contact with the tube, thus destroying the tube. hydrodynamic effect. The larger permissible clearances with a lubricant formed by a soap powder allow much greater irregularities of this type.
This advantage is particularly apparent when the apparatus is used for the initial reduction of the diameter of rods or wires of average diameter as they pass through the first hole (roughing) of a drawing bench with several holes: out of ' the use of a device '. according to the invention instead of an ordinary die, such an improvement in the lubrication conditions can be obtained that the following holes do not need to receive additional lubricant because of the presence of the film which adheres tightly to the yarn to the exit of the first hole.
It was observed * '' that, even under these conditions, the wear of all the dies of the. machine was reduced in an appreciable proportion, quintupling or tenfold in some cases the useful life of the dies.
Another advantage of using a lubricant '
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high viscosity lies in the ± # <1.t that one can use temperatures and nr: won bc.¯ucot more
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high (provided, of course, to modify (1 (, corresponding fgeon the arrangement of the device pqur akGn.e increased resistance and to use, if 17.t'3G'C; ,, o: cil. 7. "t a suitable cooling system) which allows
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therefore to use higher working speeds, Li high corresponding to a better efficiency.
The description which follows, given with reference to the appended drawings given without limitation, will make it possible to better understand the invention.
Fig. 1 is a schematic sectional view of a
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drawing or wire drawing tube according to the invention provided with a throttled outlet opening suddenly forming a die of the tube.
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'Fig. 2 is a view in section s Èdmatiquo aitiiie variant of the drawing tube provided with a constricted outlet orifice made separately from the tube, but mounted in
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conditions achieving with this one-etariah6it6 to the pressure.
Fig. 3 is a schematic sectional view cor-
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responding to a variant of what the zig showed. 2, '1 the apparatus represented by figs. 1 # 2i '' 3 suitable> '"' <lei for use with liquid lubricant.
Fig. 4 shows the head d.ëtirao "oomport: nt a nozzle and a tube, 'and study rn view 4.r lwu; al: ln.Liorr of uyi lubricant formed; by a soap powder"' laT ' ., j the pretsier hole (degroissue) of a Machina in Li, 1 ± 1 1 <ji y ptsieus, treis and; Ct.e pyM't'bT.'o inLe.'chy'biiii of dies and a.z-LLy.s. the Interior of 1 Summer.
The S-ILT. 5 shows, a f itj-'è're rmwj6b * Lrôo rwb. i i'é ae Fà.îisablo in 1a bé.be J'éti. ag r'epr'és <Tt sr ia ti, g,,
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The apparatus shown in fig.l comprises an inlet tube 1 having a predetermined length and internal diameter µ, provided with a constricted outlet port The inside diameter of the tube 1 decreases towards the constricted outlet port 2, and the mouthpiece 3 = the
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this orifice is flared. A flange of: .ixac-lon 4 is shown on the tube, but it is obvious that any other suitable fastening device can be used.
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The apparatus shown in fig. 2 comprises a choked outlet elézonent 5, which has the foxme @ of an ordinary die, arranged in a frame 6 having, a 'flared mouth 7 and fixed by a fitting, 8 on the end of a tube 9. Thus the throttled outlet element 5 is maintained, applied strongly against a
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round..e, d 1 étanehéitê 10 carrying out a tooint. 4 / çnche 'to the fluid between the die 5 and the tube.
The apparatus shown in fig. 3 is amended in this. sense that the frame 11 is carried by the end of the
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tube 9, and that. 1 t 5 "constricted element is logo in this. Mount and is applied against the end of the tube, with the interposition of an ethanol washer 12, the elements being held in place by a nut 13 screwed into the mount. .
In all cases, the inner 'diameter' of the tube
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must be calculated) - "according to the above formula, as a function of the initial diameter of the thread 14 to be drawn,
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of the length of the -tube ', of the viscosity of the 1, eyeJrà.ì <; nt used, and of the drawing speed, as indiu .erarxt.
These measurements and calculations should also depend on the bu-tr. ; L Li :: t.Tl ':, 1 Z..S
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should be varied according to whether it is desired to establish within the tube sufficient lubricant pressure to ensure all of the reduction in diameter of the wire in a single stage or in two stages. The lubricant is supplied to the tube. open end of the tube, using the wire to entrain this lubricant into the tube.
Since some increase in temperature will occur as a result of the friction of the fluid, it may be necessary to provide cooling from the outside, for example by providing a water cooling system. the device. In addition, given the internal diameter and length of the tube, it may be necessary to
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the convenience of manufacture, to establish, a tube in several sections, -in which case the sections, can be joined together by joints able to withstand the appropriate internal pressure.
It will be understood that the viscosity of the lubricant has
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of paramount importance. Although a tzi.l m3.nal has the advantage that its viscosity increases with pressure, so that the required pressure can be established more easily, it is more usual in the operations of drawing, to use a water-based lubricant.
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Experiments may need to be done to determine the type of r, luid, v; u3,., aonvien. .e better. If a lubricant formed by mineral oil is used,
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it may then be necessary to clean the wire before it undergoes another tr.ierr.ent. In each c;.>, The following wire stretches ..2lvrti, n will not be hbill: <n1,
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and if a finish is required, an auxiliary polishing operation should be used.
The following table gives typical examples of tube sizes which provide satisfactory results for drawing copper and mild steel at the indicated speeds using lubricants formed from mineral oils having the viscosities also indicated. But one could equally well use other dimensions which have appropriate relations between them. Thus, for example, if the clearance between the wire and the tube is smaller or if a more viscous lubricant is chosen, the length of the tube can be reduced. The values indicated in the table were obtained by experiments which show their interest, but they are given only by way of nonlimiting.
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Soft copper wire.
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<tb> Diameter: <SEP> Speed <SEP> of <SEP> Viscosity <SEP> of <SEP> lu- <SEP>: <SEP> Diameter <SEP>: <SEP> Length <SEP> of
<tb>
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of the briîiant drawing wire (poises): inside tube (cm)
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<tb> (cm) <SEP> (cm / sec) <SEP> to <SEP> 25 <SEP> C <SEP> and <SEP> to <SEP> the <SEP>:
<SEP> of the <SEP> tube
<tb>
<tb>
<tb> pressure <SEP> atm. <SEP> (cm)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.200 <SEP> 200 <SEP> 4.0 <SEP> 0.212 <SEP> 12.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.200 <SEP> 500 <SEP> 1.0 <SEP> 0.212 <SEP> 17.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.140 <SEP> 200 <SEP> 4.0 <SEP> 0.150 <SEP> 8.0
<tb>
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<tb> 0; 140 <SEP> 500 <SEP> 1.0 <SEP> 0.150 <SEP> 10.0
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<tb>
<tb>
<tb> @
<tb>
<tb> 0.080 <SEP> 200 <SEP> 4.0 <SEP> 0.087 <SEP> 5.0
<tb>
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0, 080,500 l, 0 z 0, 087 6, 2, ... 1i
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<tb> <SEP> mild steel <SEP> wire
<tb>
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0.200 '' 200 4, 0 0.212 1, 0 0, 200 50b.: 1.0 0, 212 '19, 5 xr 0.140 200 0.150 Oel4O 200 4.0 0.150 9e5 0.140 500, 0.150 i 11.5 t,
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<tb> @
<tb>
<tb> 0.080 <SEP> 200 <SEP> 4.0 <SEP> 0.087 <SEP> 5.5, <SEP> "<SEP>
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<tb>
<tb> 0.080 <SEP> 500 <SEP> 1.0 <SEP> 0.087 <SEP> 7.0
<tb>
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s s':
:::.
The fluid pressures which are involved during the application of the method, object of the invention, can be easily calculated from the aforementioned formula, and it can be indicated as a general indication that, for the When drawing mild copper, a fluid pressure of the order of 700 kg / cm2 is required to ensure deformation and satisfactory hydrodynamic lubrication, while for drawing mild steel the fluid pressure required is l of the order of 1400 kg / cm2.
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. the. drawing head shown in fig. 4 is mainly formed of three elements joined in a pressure-tight manner, namely a nozzle, a tube and a die. These elements are placed in a die holder fitted with a cooling jacket and designed so as to be able to replace the usual die holders and to allow interchangeability of the dies and nozzles within the same head, in order to allow dimensional modifications according to the material to be drawn and the working speed.
An outer casing 15, of usual external shape, receives a monturē16 held in place by a nut 17, via hermetic seals 18 and 19. An annular water chamber 20 is connected in the usual way to a device ( not shown) ensuring water circulation. If desired, water cooling can be provided along the entire length of the nozzle and tube.
The frame 16 receives the die itself 21, and the pressure tube 22 and the compression nozzle 23 are mounted in axial alignment with the die. The elements 21, 22 and 23 are held together firmly by a retaining nut 24, and a pressure sealing washer 25 is provided between the die 21 and the pressure tube 22.
As an example of dimensions considered appropriate, the following particular dimensions may be cited: - (1) The diameter of the tube is equal to the maximum diameter. mum of the rod or wire, plus 0.254mm. Thus, for example, for a mild steel rod having a diameter
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nominal 5.38 mm, the tube diameter is then
5.38mm + 0.254mm = 5.634mm).
(2) For a wire of medium diameter (eg about 2 mm), the diameter of the tube should be equal to. maximum wire diameter (nominal diameter plus maximum tolerance), plus 0.126 mm.
(3) The length of the parallel or cylindrical part of the tube should vary from 15.24 mm, to 25.4 mm., Depending on whether hard or soft soap is used. , (4) The radius of the flared part of the nozzle must not be less than 50.8 mm ..
(5) This flared part must be connected progressively to the parallel part of the tube.
(6) The maximum diameter of the mouth of the fitting should be approximately three times the diameter of the rod or wire entering it.
To ensure uniform admission of the soap into the drawing head, the mouth of the nozzle must protrude therefrom, and penetrate into the mass of powdered soap in the soap box. If the inlet to the nozzle is obstructed by the die retaining nuts or by the walls of the soapbox, then plugging or occlusion of the inlet of the nozzle may occur. and, consequently, a reduction in the quantity of powder admitted.
Given the increased consumption of soap (the nozzle consumes more soap than a usual die) the soap box must be of sufficient size to receive about 1.5 or 2 kg of powder, otherwise the worker must refill the soap box more often than cola seems wise. '' Soap boxes worn
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by some machines are, on this subject, from an agency-
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ment not appropriate. In fact, c er1i: .... illG; ::; ; 1:; ';: ,, 11: -11 1,: ühûl1 not for obtaining a 1 Ltûrii: w G1.01¯ 5 ..: G1: = .ī ¯.llLv with normal dies .
The arrangement described in Figs. 4 and 5 is intended for use with hard (metallic) soaps. If it is necessary to use softer soaps, such as sodium stearates, the length of the parallel part of the nozzle should be increased, for example from 50 to 100%. In order for the nozzle to work correctly, all of the powdered soap that enters it must then enter the die.
The degree of "soaping" can be adjusted in various ways. If the soap powder in the box is diluted with a very fine filler like lime, the amount of soap entrained in the nozzle, and therefore the amount applied to the wire, is lower. The same result is obtained by a moderate addition of very fine soap.
The amount of soap entrained can also be changed by changing the dimensions of the nozzle, for example by shortening the tube, reducing the radius of curvature of the flared portion, and increasing the diameter of the nozzle. Each of these factors causes a reduction in the amount of soap passing through the chain.
If desired, the tube and die
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can force an er .: (;; ".: 1) == - 'j.:', '. lJûiGC ^" .u:' al ') [1. LÔ .1.c 1 "fig. 5, ce e n s r- i b 4 ,, #;: .. l'.¯ ': - L1ri.t; dcf- .41 r -t ...
: - .. t 22 on the -1 ". 4.
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Still other modifications may be made to the described embodiment within the scope of technical equivalence without departing from the invention.
CLAIMS
1. A drawing process applied to an apparatus of the type comprising a tube provided with a constricted outlet orifice through which the metal wire is passed, the movement of the wire being used to introduce lubricant into the tube, this process consisting in ti-.
tre 'characteristic, to be given to the clearance between the wire and the rood screen and between this wire and the restricted exit orifice, at the speed of movement of the wire, the drawing traction imposed on the wire and on' the average viscosity of the lubricant, such a relationship that these different factors cooperate to produce hydrodynamic lubricating conditions in which sufficient fluid pressure to cause plastic flow of the wire is generated in the lubricant , so that the right section of this wire is reduced.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.