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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>
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<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> @
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<tb> 0,080 <SEP> 200 <SEP> 4,0 <SEP> 0,087 <SEP> 5,5, <SEP> " <SEP>
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<tb> 0,080 <SEP> 500 <SEP> 1,0 <SEP> 0,087 <SEP> 7,0
<tb>
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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 **.