Brevet FR2005922A1 — publié le 19691219

i 2005922 La présente invention se rapporte à un proc-édé pour refendre ou rogner longitudinalement des tôles et notamment des tôles dont l'épaisseur est supérieure à 20 mm, en utilisant des cisailles à lames circulaires rotatives. 5 Lorsque l'on coupe en continu, de façon classique, avec des cisailles à lames circulaires, des tôles dont l'épaisseur dépasse 12 mm, on constate des défauts aux bords ou aux rives de celles-ci. Ces défauts augmentent avec l'épaisseur, de sorte qu'à l'heure actuelle, on n'utilise pas de cisailles à lames circulaires pour des tôles de plus de 10 20 mm d'épaisseur. Pour des tôles plus épaisses, on a recours à des cisailles, à rogner jumelées qui, toutefois, n'opèrent pas en continu mais seulement de façon intermittente. Pendant chaque coupe, la tôle doit rester immobile par rapport au chemin de roulement. Les défauts que l'on constate lorsqu'on coupe des tôles 15 relativement épaisses avec des cisailles à lames circulaires résultent d'une déformation ou cintrage des rives, bien que l'intervalle entre les lames soit correctement réglé. Il en résulte des bords irréguliers et, en outre, par suite du cintrage et de l'intervalle indispensable entre les lames, la tranche n'est pas perpendiculaire à la surface de la tôle. De plus, l'arête 20 inférieure de la tôle coupée est en retrait par rapport à l'arête supérieure. Enfin, le bord de la tôle est comprimés c'est-à-dire écrasé. Ces défauts s'aggravent avec l'épaisseur de la tôle et de plus, il se produit également des défauts secondaires dus à la coupe qui, de leur côté, peuvent provoquer l'apparition ultérieure d'autres défauts. 25 Le cintrage mentionné ci-dessus provoque, par déformation • plastique, un écrouissage de la zone marginale de la tôle. La profondeur de la zone écrouie augmente avec l'importance du cintrage. Par ailleurs, dans le cas des tôles sujettes au vieillissement (par exemple dans les tôles en aciers non calmés) la déformation plastique a pour conséquence que 30 les zones marginales deviennent cassantes en vieillissant. Cet effet est renforcé lorsque des tôles particulièrement épaisses ne sont pas refroidies à la température ambiante avant d'être coupées, la température de coupe étant par exemple,environ 100 à 300°C„ La'déformation plastique a , en outre, pour conséquence 35 l'apparition après la coupe, dans la zone marginale de la tôle, d'un système de contraintés orientées suivant plusieurs axes et qui, en certains points, entraîne une très grande fragilité. Ces contraintes sont d'autant plus grandes et pénètrent d'autant plus profondément dans la tôle que la déformation produite par la coupe est plus importante. 69 10263 2 2005922 Des défauts apparaissent en particulier lorsque l'on coupe des tôles de plus de 12 mm et s'aggravent avec l'épaisseur des tôles. Dans les tôles de plus de 16 mm et en particulier dans celles en acier Thomas, il risque de se produire des criques ou fissures sous l'action des chocs 5 ou des déformations (l'ors de l'empilage,du dressage et de l'usinage des bords coupés) par suite de la fragilisation par vieillissement et du fait que les contraintes internes contrarient les déformations, entraînant la mise au rebut des pièces. Les contraintes et les déformations introduites dans les 10 tôles se traduisent par un cintrage accru. En effet, le tronçonnage des tôles perturbe l'équilibre de leurs tensions internes. Cet équilibre se rétablit ensuite par une déformation élastique (cintrage, gauchissement). La présente invention a donc pour but d'améliorer la qualité des bords coupés avec des cisailles à lames circulaires et de 15 permettre l'utilisation de ces cisailles pour des tôles dont l'épaisseur est supérieure à 20 mm. A cette fin, l'invention apporte un procédé pour couper ou rogner longitudinalement des tôles, notamment, d'une épaisseur supérieure à 20 mm, en utilisant des paires de lames circulaires, caractérisé 20 en ce que le plan de coupe est perpendiculaire à la surface de la tôle et en ce que le tranchant d'au moins l'une des lames n'est en aucun point parallèle ou perpendiculaire au plan de coupe. Un autre procédé présentant les mêmes avantages consiste à disposer les deux tranchants par rapport à un plan perpendiculaire à la 25 surface de la tôle, de façon que le plan de coupe soit oblique. Dans ces deux procédés, une composante de force supplémentaire développe un moment qui, par suite de la position ou de la structure particulière des lames circulaires,diminue sensiblement le cintrage des bords de la tôle et réduit la profondeur de la zone écrouie de ceux-ci. De 30 plus, ces procédés permettent d'obtenir une surface de coupe perpendiculaire à la surface de la tôle. Grâce à l'invention, le domaine d'application des cisailles à lames circulaires qui, jusqu'à présent,était limité aux tôles dont l'épaisseur ne dépassait pas environ 20 mm, peut être étendu à des tôles de 30 ou 35 même de 40 mm, avec les avantages supplémentaires d'une coupe continue, et d'un coût réduit. La réduction du cintrage, la meilleure géométrie des bords coupés et la réduction des zones de déformation présentent les avantages suivants : 69 10263 2005922 a) Possibilité de cisailler des tôles plus épaisses qu'auparavant en maintenant les déformations des rives dans des tolérances admissibles, ou de couper des tôles plus minces avec de meilleurs résultats qu'auparavant; 5 b) Réduction notable des criques dans les rives, particulièrement pour les tôles relativement épaisses ( e y 20 mm); c) Réduction ^portante du cintrage dû au cisaillement transversal qui est fortement influencé par la coupe des rives. Ce procédé de coupe peut être utilisé aussi bien pour le 10 rognage longitudinal que pour le refendage. L'un de ces procédés peut être mis en oeuvre dans une installation dans laquelle l'une au moins des lames circulaires est inclinée de manière que sa surface latérale soit parallèle à la direction d'avance de la tôle, et forme un angle de 2 à 20° avec un plan perpendiculaire à la 15 surface de ladite tôle. Cet angle d'inclinaison est normalement compris entre 4 et 9°. La position relative des lames circulaires d'une paire permet diverses variantes de réalisation. C'est ainsi que les deux lames d'une même paire peuvent être 20 inclinées de manière que leurs surfaces latérales (côtés frontaux) soient parallèles à la direction d'avance de la tôle et forment un angle de 2 à 20° avec un plan perpendiculaire à la surface de la tôle, chacune des lames pouvant occuper des positions angulaires différentes dans la plage comprise entre 2 et 20°. 25 Selon une autre variante, seule la lame supérieure ou infé rieure peut être inclinée, cependant que l'autre lame circulaire présente une surface latérale parallèle à un plan perpendiculaire à la surface de la tôle. La lame supérieure peut être inclinée en direction du centre 30 de la tôle ou bien la lame inférieure peut être inclinée dans le sens opposé, notamment, pour le rognage longitudinal. Lors du rognage simultané des deux bords ou des deux rives d une tôle avec des cisailles jumelées, les lames supérieures des deux cisailles à lames circulaires sont inclinées vers le centre de la tôle et 35 les lames inférieures sont inclinées en sens inverse: Le second procédé peut être mis en oeuvre dans un dispositif dans lequel les surfaces formant les tranchants des lames et notamment les plans tangents aux surfaces de coupe qui sont parallèles à la direction 69 10263 2005922 4 d'avance des tôles sont inclinées par rapport à la surface de la tôle et à la perpendiculaire à cette dernière, l'angle d'inclinaison étant également compris entre 2 et 20" et de préférence entre 4 et 9°. La réalisation des conditions ci-dessus nécessite un affû-5 tage spécial des tranchants des lames circulaires. Toutefois, l'une au moins des lames circulaires est montée de manière que les surfaces qui forment son tranchant soient inclinées par rapport à la surface latérale (surface frontale) du corps de la lame. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 10 ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 est une représentation schématique du bord d'une tôle d'épaisseur uniforme coupée de façon classique; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 du bord 15 de coupe obtenu selon l'invention avec des lames obliques; - la figure 3 montre la position des lames pour une coupe classique; - la figure 4 montre la position oblique des lames dans des cisailles à rogner jumelées; 20 - la figure 5 est un diagramme des courbes d'écrouissage se rapportant au rognage des rives d'une tôle; - la figure 6 est une vue schématique indiquant les forces et les moments qui interviennent pendant une coupe classique; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 des forces 25 qui interviennent lors d'une coupe avec des lames obliques; - la figure 8 illustre schématiquement une variante de réalisation de l'invention dans laquelle les lames présentent un affûtage particulier; - les figures 9 et 10 illustrent d'autres variantes de la 30 position relative d'une paire de lames circulaires. La figure 1 illustre des défauts apparaissant par suite de la déformation (cintrage) des bords des tôles lorsqu'on coupe celles-ci avec des lames circulaires classiques réglées à l'intervalle correct. Pendant cette opération, les surfaces latérales S des lames circulaires sont paral-35 leles à la perpendiculaire N à la surface de la tôle. Le bord de la plaque de tôle subit une déformation plastique sur une largeur 1^ et une profondeur h^. La tranche n'est donc pas perpendiculaire à la surface de la plaque de tôle. Son arête inférieure est en retrait par rapport à son arête supérieure de la quantité La tangente de l'angle d'inclinaison est : 69 10263 5 2005922 [à - (h^ + 1^) + Le bord de la tôle est comprimé; c'est-à-dire que son épaisseur n'est plus d, mais dfc = d + u^ - h^. Ces défauts augmentent avec 5 Ieépaisseur de la tôle. De plus, ces défauts apparents ont une influence secondaire sur la structure de la tôle. C'est ainsi que la déformation plastique résultant du cintrage a pour conséquence un écrouissage de la région marginale de la tôle. La profondeur de cette zone écrouie augmente avec le cintrage. L'allure des variations de la dureté est illustrée par 10 la figure 5. Dans les tôles sujettes au vieillissement, la déformation plastique a pour conséquence que les zones marginales deviennent cassantes avec le temps. La figure 2 montre une tôle de la même épaisseur que celle de la figure 1 qui a été coupée avec des couteaux disposés obliquement 15 conformément à l'invention. Sur cette figure, la longueur 1^ du cintrage est inférieure à 1^ et sa hauteur h^ est inférieure à h^. -fc'-aplatissement est sensiblement égal à a^, tandis que la déformation de la surface inférieure U£ de la tôle est considérablement réduite. Lé décalage entre les arêtes de coupe supérieures et inférieures qui est très important sur la 20 figure 1, comme indiqué en S^, est sensiblement nul sur la figure 2 (S^^O). En comparant les coupes obtenues sur des tôles de même épaisseur, les avantages du procédé de coupe avec des couteaux inclinés selon l'invention sont évidents, ces avantages ayant d'ailleurs été confirmés par de nombreux essais. 25 La figure 3 montre la position des paires de lames circu laires 1, 2 et 3, 4 par rapport à la plaque de tôle A dans une machine à rogner classique, où les surfaces latérales S des couteaux sont verticales, c'est-à-dire parallèles à la perpendiculaire N abaissée sur la surface de la tôle, considérée comme horizontale. 30 La figure 4 montre la position des paires de lames circu laires la, 2a et 3a, 4a par rapport à la plaque A selon la présente invention. On voit que les surfaces latérales S de l'un, au moins,des couteaux circulaires de la paire la, 2a et /ou 3ia, 4a forment avec le plan N, perpendiculaire à la surface de la tôle, un angle « Comme le montre la figure 9, avec les paires de lames circulaires l£, 2c et la figure 10 avec les paires de lames ld, 2d, il entre également dans le cadre de l'invention qu'un seul des couteaux de chaque 69 10263 6 2005922 paire soit incliné suivant un angle • tandis que les surfaces latérales S de l'autre sont parallèles au plan N. Cette disposition convient pour les cisailles à rogner les rives montées par paires opposées, mais convient également pour les cisailles à refendre 5 et les cisailles à rogner unilatéralement. La figure 5 est un diagramme de 1'écrouissage des bords d'une tôle de 25 mm d'épaisseur en acier St 42.11 (norme DIN), la courbe a se rapportant à une coupe classique et la courbe b â une coupe avec des lames obliques selon l'invention. ' 10 En ordonnée, figure la dureté Vickers HV 5 en kg/mm^ et en abscisse la distance a du point considéré au bord de coupe en mm. La comparaison de la courbe a se rapportant à une coupe classique avec la courbe b se rapportant à une coupe effectuée avec des couteaux obliques montre clairement que 1'écrouissage pénètre beaucoup 15 moins profondément dans les rives de la tôle dans le second cas que dans le premier. La courbe c illustre 1'écrouissage des rives lors d'une coupe effectuée avec une lame courbe ou avec une cisaille à plateau. Les distances tl' t2 et entre ^-e bord «le coupe et le point de mesure où l'on ne constate plus d'écrouissage sont dans un rapport d'environ 6/3/2. 20 Sur les figures 6 et 7 sont indiqués les forces et les moments qui contribuent au pliage ou cintrage des bords à l'instant du déchirement après une pénétration des tranchants d'une profondeur e (instant où Py = maxP^ et Ps = max P2). Figure 6 : coupe classique : 25 Moment M^ = Py (Sw^ + a^) - Px (Ss^ + e^) Figure 7 : coupe avec lames obliques ; Moment M^ = Ps (Sw2 + a2) » Pw (Ss^ 4- e^) dans laquelle 2 Sw est l'intervalle horizontal entre les lames 30 Ss est l'intervalle vertical entre les lames e est la profondeur de pénétration des tranchants jusqu'au déchirement de la tôle a est la largeur comprimée (largeur d'application des lames) Ps ) 35 ^ sont les forces normales aux surfaces correspondant à j a2 et e2 avec ^es l3111®8 obliques. avec : Sw^ = Sw^ Ss^ = SSj a2 Ps m Py, Pw y Px 69 10263 7 2005922 on obtient pour les moments ; M2 Comparativement à la coupe classique, il se développe, dans une coupe avec des lames obliques, un couple de réaction MG = M^ - M2 qui 5 s'oppose au cintrage de la rive de la tôle. On peut également écrire : Moment lors d'une coupe traditionnelle M^ Moment lors d'une coupe avec des lames obliques M^ = - MG, Les résultats surprenants que l?on obtient avec des lames circulaires obliques peuvent également s'expliquer du point de vue théorique. 10 Pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on peut utiliser des cisailles à lames circulaires ayant des montures pivotantes ou inclinées. Comme l'illustre la figure 8, les avantages qui résultent de la position oblique des lames circulaires peuvent aussi être obtenus par un affûtage spécial des lames, notamment par une inclinaison des tranchants par rapport 15 aux surfaces latérales S. Sur la figure 8, les lames lb, 2b d'une paire de lames circulaires sont perpendiculaires à la surface supérieure de la tôle. Par contre, la surface qui forme avec la surface l'arête tranchante k de la lame est affûtée suivant un angle peut être compris entre 2 et 20° mais est de préférence situé entre 4 et 9°. 69 10263 2005922 REVENDICATIONS 1. Procédé pour refendre ou rogner longitudinalement des tôles, notamment d'une épaisseur supérieure à 20 mm, en utilisant des paires de lames circulaires la, 2a et 3a, 4a, caractérisé en ce que le plan de coupe obtenu est perpendiculaire à la surface de la tôle et en ce que les surfaces 5 qui constituent le tranchant de l'une, au moins, des lames ne sont en aucun point parallèles ni perpendiculaires au plan de coupe. 2. Procédé pour refendre ou rogner longitudinalement des tôles en continu, notamment d'une épaisseur supérieure à 20 mm, en utilisant des paires de lames circulaires, caractérisé en ce que les deux tranchants 10 pénètrent obliquement par rapport à un pian perpendiculaire à la surface de la tôle, de manière que le plan de coupe soit oblique par rapport à ce plan perpendiculaire. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé spécifié sous 1 dans lequel les surfaces qui constituent les tranchants de l'une, au moins, 15 des lames5 et notamment les plans tangents aux surfaces des lames qui sont parallèles à la direction d'avance de la tôle sont inclinées par rapport à la surface de celle-ci, et par rapport à un plan perpendiculaire à cette surface. 4. Dispositif selon la revendication 3 pour la mise en oeuvre 20 du procédé spécifié sous 2 dans lequel les deux lames circulaires sont inclinées de telle manière que leurs surfaces latérales soient parallèles à la direction d'avance de la tôle et forment un angle de 2 à 20° avec un plan perpendiculaire à la surface de ladite tôle. 5. Dispositif selon la revendication 4 dans lequel les deux 25 lames circulaires d'une même paire sont inclinées de manière que leurs surfaces latérales soient parallèles à la direction d'avance de la tôle et forment un angle de 2 à 20° avec un plan perpendiculaire à ladite, surface, ces deux lames étant montées dans des positions angulaires différentes l'une par rapport à l'autre dans des limites comprises entre 2 et 20°. 30 6- Dispositif selon les revendications 4 et 5 dans lequel la lame supérieure est inclinée en direction du centre de la tôle. 7. Dispositif selon les revendications 4 à 6 dans lequel la lame inférieure est inclinée à l'opposé du centre de la tôle. 8. Dispositif selon les revendications 4 à 7 pour rogner simul-35 tanément les deux rives d'une tôle à l'aide de cisailles jumelées, dans lequel les lames supérieures des deux cisailles sont inclinées vers le centre de la tôle, tandis que les lames inférieures sont inclinées dans la direction opposée. 69 10263 9 2005922 9. Dispositif sdon la revendication 3 dans lequel les surfaces formant le tranchant de l'une, au moins, des lames circulaires sont inclinées parrapport à la surface latérale du corps de la lame.