<Desc/Clms Page number 1>
''Procédé pour faciliter le formage à froid des métaux sans enlèvement des copeaux"
On utilise de;puis longtemps, pour faciliter le formage à froid des métaux sans enlèvement de copeaux, des couches de phosphate, par exemple sur le fer, l'acier, l'aluminium et le zinc, cu des couches d'oxalate, par exemple sur l'acier inoxydable, qu'on applique à la surface des pièces. Ces revêtements fixent à la surface métallique la couche de lubrifiant appliquée par la suite, et permet- tent ainsi, comparativement à l'utilisation d'un lubrifiant seul, des réductions de section individuelles et totales plus élevées. En outre les surfaces restent exemptes de rayures d'étirage et possèdent une meilleure résistance à la corrosion, due au résidu du revêtement.
Cependant l'aspect de la surface métallique après le formage à froid n'estpas un aspect métallique mais, selon la couche utilisée pour faciliter l'étirage, un aspect gris clair, gris sombre, ou verdâtre. On n'obtient des surfaces
<Desc/Clms Page number 2>
métalliques claires que par des traitements qui comprennent en général plusieurs stades et en particulier un dégraissage et une élimination acide ou alcaline de la couche.
On recherche depuis longtemps un revêtement qui, comme les supports de lubrifiant minéraux, facilite- rait le formage à froid, sans influencer défavorablement l'aspect métallique. La demanderesse a trouvé à présent qu'on peut obtenir des réductions de section considérables dans le formage à froid sans copeaux des métaux, sans modification gênante de l'aspect superficiel, lorsqu'on applique à la surface métallique avant formage, à partir d'une solution et/ou d'une dispersion, un revêtement conte- nant un ou plusieurs éthers de cellulose. La teneur en éther de cellulose doit être, de préférence, supérieure à 20 % en poids. On obtient des résultats particulièrement bons lorsque le revêtement contient plus de 35 % en poids d'éther de cellulose.
L'application de pellicules de polymères organiques synthétiques sur l'objet à former pour améliorer l'aptitude au formage des métaux, la pellicule de polymère organique devenant elle-même plastique et formable dans les conditions de formage observées, est connue. On a cependant fait la constatation surprenante que les revête- ments contenant des éthers de cellulose présentaient à cet égard des avantages considérables par rapport aux autres résines synthétiques.
Par exemple lorsqu'on utilise dans l'étirage de tubes d'acier des revêtements d'éthers de cellulose, en peut effectuer six étirages ou plus, alors que des pellicules de résines synthétiques comme le polystyrène, le chlerure de polyvinyle, les résines acryli- ques, le polyvinylbutyral, l'acétate de polyvinyle, l'acétate de cellulose, le caoutchouc chloré, les résines
<Desc/Clms Page number 3>
de coumarone, les résines phénoliques, les résines de mélamine et les autres polymères, dans les mêmes conditions, donnent lieu à des ennuis dès le premier étirage, par formation de rayures et fort broutage. On se rapportera à cet effet au tableau I dans lequel on donne les résultats d'étirage obtenus par application de pellicules de résines synthétiques à partir de solvants sur des tubes d'acier nus.
Le poids de la pellicule sèche de résine synthétique est dans tous les cas d'environ 10 g/m2. Les tubes d'acier ont été étirés après évaporation du solvant, conformément au schéma suivant, avec une vitesse d'étirage de 7 m/min :
EMI3.1
20 mm x 2 mm le.17 mm x 1,7 mm F- 1 14 mm x 15 mm 11 mm x 1,4 mm #- 9 mm x 1,2 mm ## 8 mm x 1 mm 7 mm x 0,8 mm -T 6 mm x 0,7 mm (le premier nombre est le diamètre extérieur, le second l'épaisseur de paroi).
TABLEAU I.
EMI3.2
<tb>
Nombre <SEP> d'étirages <SEP> possi-
<tb>
<tb>
<tb> bles <SEP> jusqu'à <SEP> formation
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> rayures <SEP> ou <SEP> déchirure
<tb>
<tb>
<tb> Résine <SEP> synthétique <SEP> du <SEP> tube
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Méthylcellulose <SEP> 6 <SEP> léger <SEP> broutage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ethylhydroxyéthylcellul.se <SEP> 7 <SEP> court <SEP> de <SEP> temps
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> autre <SEP> pendant
<tb>
<tb>
<tb> Ethylcellulose <SEP> 5 <SEP> l'étirage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polystyrène2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> polyvinyle <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résine <SEP> acrylique <SEP> 2 <SEP> Dans <SEP> tous <SEP> les <SEP> cas,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyvinylbutyral <SEP> 1 <SEP> ,
<SEP> fort <SEP> broutage <SEP> et
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> grincements <SEP> violents
<tb>
<tb>
<tb> Acétate <SEP> de <SEP> polyvinyle <SEP> 1 <SEP> . <SEP> pendant <SEP> l'étirage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acétate <SEP> de <SEP> cellulose <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Caoutchouc <SEP> chloré <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résine <SEP> de <SEP> coumarone <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résine <SEP> phénolique <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résine <SEP> de <SEP> mélamine <SEP> 2
<tb>
Ces différences profondes de comportement des résines synthétiques dans le formage à froid sont d'autant plus inattendues qu'un grand nombre des résines synthétiques mentionnées servent à préparer des vernis dont on se sert
<Desc/Clms Page number 4>
pour laquer les t8les d'emballage avant leur formage en boîtes de conserve.
Ceci est dû sans doute au fait que dans ce dernier cas la contrainte est trop faible pour faire apparaître des différences essentielles entre les résines synthétiques individuelles.
Parmi les éthers de cellulose, la méthyl-, l'éthyl-, l'hydroxyéthyl-, l'éthylhydroxyéthyl-, et la benzylcellulose conviennent particulièrement. La méthyl- cellulose est soluble aussi bien dans l'eau froide que dans les solvants organiques, les autres éthers ne se dissolvant que dans les solvants organiques. Comme solvants organiques appropriés, on citera les hydrocarbures chlorés comme le chlorure de méthylène, le tri- et le perchleréthy- lène, les alcools, les esters, les cétones, les hydrocar- bures aromatiques et solvants similaires. On donne fréquem- ment la préférence aux hydrocarbures chlorés en raison de leur ininflammabilité. Les solvants peuvent être utilisés aussi bien seuls que, si nécessaire eu lorsqu'on le désire, en mélanges quelconques.
On additionne la résine synthétique au solvant, de préférence en quantité telle que, après applica- tion de la solution et/ou de la dispersion et évaporaticn du solvant en excès, on obtienne sur les surfaces métalli- ques des poids secs de pellicule d'environ 1 à 15 g/m2.
Des épaisseurs de couche plus faibles sont souvent insuffi- santes pour favoriser l'étirage. Des épaisseurs de couche plus fortes ne conduisent pas en général à une amélioration de l'étirage. Bien au contraire elles peuvent donner des ennuis dans l'étirage, la pellicule de résine synthétique s'amassant dans l'outil d'étirage. Le choix de la concen- tration en résine synthétique dans la solution de résine synthétique utilisée, pour obtenir l'épaisseur de couche
<Desc/Clms Page number 5>
optimum, dépend du mode d'application de la solution de résine synthétique sur la surface métallique et de la viscosité de la solution de résine synthétique et peut être facilement déterminé par des essais préalables.
Outre les éthers de cellulose, les solutions de résines synthétiques peuvent encore contenir d'autres additifs. Des additions de polychloroprène, de plastifiants, comme le sébaçate de dioctyle et le phosphate de trichloré- thyle, de résines alkydes modifiées aux acides gras, de polybutène, de polyéthylène, de cires naturelles et/ou synthétiques, d'acides gras, par exemple d'acide stéarique et d'acides gras d'huile de coco, d'alcanolamides d'acides gras par exemple la monoéthanulamide d'acides gras de coco, de corps gras animaux et/ou végétaux, par exemple le suif, la lanoline et l'huile de colza, d'éthers polyvinylalcoyli-' ques, par exemple l'éther polyvinylisnbutylique, isolément ou en mélanges, augmentent l'étirabilité.
Une grande partie de ces additifs, comme par exemple les éthers polyvinyl- alcoyliques, les plastifiants, les acides gras, les résines alkydes, augmentent en outre l'adhérence de la pellicule d'éther de cellulose sur le support métallique.
L'effet d'amélioration obtenu par les additifs énumérés ci-dessus apparait clairement dans une série d'essais effectués sur des tubes d'acier. Dans ces essais, on a dissous ou dispersé séparément les différents additifs dans une solution d'éthylcellulose dans un mélange à'volumes égaux de chlorure de méthylène et de perchloréthylène.
Comme décrit dans l'essai précédent, on a immergé les tubes d'acier nus dans les solutions obtenues et on les a séché à l'air après les avoir retirésde la solution. Le poids sec de pellicule est compris entre 6 et 12 g/m2.
Le programme d'étirage est le même que celui
<Desc/Clms Page number 6>
effectué dans les essais correspondant au tableau I. Les résultats obtenus dans cette nouvelle série d'essais sont rassemblés dans le tableau II ci-après.
TABLEAU II.
EMI6.1
<tb>
Composition <SEP> de <SEP> la <SEP> solution <SEP> (le <SEP> solvant <SEP> Nombre <SEP> des <SEP> étirages
<tb>
<tb>
<tb> est <SEP> du <SEP> chlorure <SEP> de <SEP> méthylène <SEP> + <SEP> possibles <SEP> jusqu'à
<tb>
<tb>
<tb> perchloréthylène) <SEP> formation <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> rayures <SEP> ou <SEP> déchi-
<tb>
<tb> rure <SEP> du <SEP> tube
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ethylcellulose <SEP> Additif
<tb>
<tb>
<tb> (g/1) <SEP> (g/1)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> - <SEP> -- <SEP> 5 <SEP> léger <SEP> broutage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 12 <SEP> résine <SEP> alkyde <SEP> modi- <SEP> intermittent
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fiée <SEP> aux <SEP> acides <SEP> gras <SEP> 7 <SEP> étirage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 12 <SEP> phosphate <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> trichloréthyle <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 12 <SEP> polybutène <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 12 <SEP> polyéthylène <SEP> +)
<SEP>
<tb>
<tb>
<tb> poids <SEP> moléculaire <SEP> 2500 <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 12 <SEP> sébaçate <SEP> de <SEP> dioctyle <SEP> 7 <SEP> étirage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 30 <SEP> 30 <SEP> éther <SEP> polyvinyl- <SEP> absolument
<tb>
<tb>
<tb> isobutylique <SEP> 7 <SEP> silencieux
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 30 <SEP> 35 <SEP> polychloroprène <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 12 <SEP> acide <SEP> stéarique <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 12 <SEP> acides <SEP> gras <SEP> de <SEP> coco <SEP> 7
<tb>
' dispersé dans la solution.
Le léger broutage observé lorsqu'on opère avec de l'éthylcellulose sans additif et pour quelques uns des additifs ne présente pas d'importance pour les résul- tats de l'étirage. Cependant il est toujours désirable de parvenir à un étirage absolument silencieux.
Four les formages sévères, une addition d'acide phosphrique et/ou d'esters phosphoriques acides à la solution et/ou à la dispersion de résine synthétique s'est montrée favorable. Cette addition conduit à une nette formation de phosphate sur le métal revêtu et augmente
<Desc/Clms Page number 7>
l'adhérence du revêtement au support. Comme restes organiques des esters phosphoriques, on utilise principalement des alcools gras de longueur de chaîne comprise entre 8 et 20 atomes de carbone.
On a opéré comme décrit ci-dessus en revêtant des tubes d'acier d'une couche de 10 g/m2 et en étirant après séchage. Les résultats d'étirage sont rapportés dans le tableau III ci-après.
TABLEAU III.
EMI7.1
<tb>
Nombres <SEP> d'étirages
<tb>
<tb> possibles <SEP> jusqu'à
<tb>
<tb> formation <SEP> de <SEP> rayures
<tb>
<tb> Solution <SEP> ou <SEP> déchirure <SEP> du <SEP> tube.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
60 <SEP> g/1 <SEP> d'éthylcellulse <SEP> +
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 12 <SEP> g/1 <SEP> de <SEP> sébaçate <SEP> de <SEP> dioctyle
<tb>
<tb> dans <SEP> (1 <SEP> vol <SEP> de <SEP> chlorure
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> méthylène <SEP> + <SEP> 1 <SEP> vol <SEP> de
<tb>
<tb> perchloréthylène) <SEP> 7 <SEP> étirage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> g/1 <SEP> d'éthylcellulose <SEP> + <SEP> absolument
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 12 <SEP> g/1 <SEP> de <SEP> sabaçate <SEP> de <SEP> dioctyle <SEP> +
<tb>
<tb>
<tb> 30 <SEP> g/1 <SEP> d'acide <SEP> phosphorique <SEP> à <SEP> 85 <SEP> % <SEP> 8 <SEP> . <SEP> silencieux
<tb>
<tb>
<tb> dans <SEP> (2 <SEP> vol <SEP> de <SEP> chlorure <SEP> de
<tb>
<tb> méthylène <SEP> + <SEP> 2 <SEP> vol <SEP> de <SEP> ;
<tb>
<tb>
<tb> perchloréthylène <SEP> + <SEP> 1 <SEP> vol
<tb>
<tb> d'isopropanol)
<tb>
On peut aussi ajouter aux solutions utilisées dans le procédé de l'invention des pigments, par exemple du graphite, du talc, du bisulfure de molybdène, de la craie, du kaolin, etc, pour augmenter la résistance de la pellicule de revêtement. Cependant ces additifs ne sont utilisés que pour des étirages extrêmement sévères, car ils augmentent les difficultés d'élimination de la pellicule après étirage ; ne peut alors atteindre le but final, c'est-à-dire une surface métallique absolument propre après étirage, qu'en intercalant une opération de nettoyage particulièrement efficace.
<Desc/Clms Page number 8>
Les solutions et/ou dispersions sont utilisées de préférence à température ambiante. L'application de la pellicule humide peut se faire par les procédés habituels de vernissage, par exemple par immersion, par bain circu- lant, par arrosage, par pulvérisation, etc, sur la surface métallique de préférence débarrassée de graisse, de pous- sières et de produits de corrosion. Les pellicules sont ensuite séchées à température ambiante ou supérieure à la température ambiante. Le formage peut être effectué comme dans les essais rapportés dans les tableaux I à III, sans addition complémentaire d'un lubrifiant. Cependant dans certains cas, l'application d'un lubrifiant avant formage présente des avantages.
Ainsi par exemple, les pièces qui ont subi un graissage additionnel à l'huile minérale se détachent mieux du poinçon dans l'emboutissage.
Le procédé de l'invention peut être utilisé sur tous les métaux. Les avantages obtenus sont particu- liàrement nets dans le cas de matériaux difficiles à former comme par exemple l'acier inoxydable, les alliages de nickel-chrome, le titane et le zirconium, ainsi que dans les opérations de formage sévères comme par exemple
EMI8.1
l'étirage de tubes avec de forts pourcentages d'étirage, 1 ëj.rag& u.3 tubes C:.1OV\.OV \.Lv ""'V''UW pV7liW tiHGhLyl1 étirage, le filage à la presse à froid, et l'emboutissage avec réduction des épaisseurs de paroi. Mais même dans tous les autres cas, le procédé de l'invention possède des avantages sur l'utilisation d'autres revêtements.
L'élimination du revêtement et éventuelle- ment de l'agent lubrifiant, après étirage, peut s'effectuer par nettoyage des pièces, par exemple dans un solvant organique ou également par traitement à la vapeur de solvant. La surface ainsi nettoyée se distingue par une absence totale de rayures etune propreté parfaite,
<Desc/Clms Page number 9>
comparativement aux pièces obtenues dans les fabrications antérieures.
Un autre avantage opératoire du procédé de l'invention réside dans le fait que lorsqu'on utilise le procédé de l'invention avec emploi exclusif de solvants organiques pour le revêtement et l'élimination de la couche, en combinaison avec un recuit 'non-oxydant des pièces écrcuies sous un gaz protecteur, on n'obtient pas dans les opérations de finissage des eaux résiduaires sales dont le traitement serait autrement indispensable.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.
EMI9.1