Brevet FR2011085A1 — publié le 19700227

La présente invention concerne des fils composites, tels que ceux utilisés par exemple dans les transmissions électriques et qui sont formés essentiellement d'une matière telle que de l'aluminium, présentant une résistance à la traction relativement faible, renforcée par une matière telle qu'un fil d'acier qui présente une résistance à la traction bien supérieure, le fil composite pouvant ainsi résister à des charges relativement fortes auxquelles il peut etre soumis en service. Jusqu'à maintenant, de tels fils composites ont été fabriqués de différentes manières mais aucune n'a donné entièrement satisfaction. Les fils composites ont été fabriqués en torsadant un certain nombre de fils d'aluminium autour d'une âme formée par un fil d'acier, par exemple six fils d'aluminium autour d'u- ne âme de diamètre similaire. Ces fils composites sont attaqués par la corrosion si l'air et l'humidité peuvent pénétrer entre les brins. Même si L'âne en acier est galvanisée et graissee,la corrosion peut encore se produire par rection galvanique entre a zinc et l'aluminium.La surface de l'aluminium peut également donner lieu à des piqures, en particulier lorsquQelle est exposée & une ambiance marine, bien que cela ne constitue pas un inconvénient sérieux si la section droite de la partie en aluminium est relativement grande. Des tentatives pour loger des fils dans des gaines en chlorure de polzYingle ou similaire; tout en protégeant les fils contre la corrosion et lgactron galvaniqueg ont augmenté le prix de fabrication et ont donne an produit assez encombrant; en outre, il peut se poser des problèmes lorsqu'il existe des défauts dans la gaine et lorsqu'on désire relier ensemble deux tronçons du fil composite. Une forme de fil composite qui est utilisable avantageusement, en particulier comme conducteur électriquespeut être formée d'une âne métallique de haute résistance à la traction, telle qu'un fil d'acier, autour de laquelle est disposé concentriquement, et de préférence en contact superficiel intime, un revêtement annulaire formé d'un métal de résistance à la traction plus faible, tel que de l'alu;inium, présentant ltépais- seur requise pour obtenir la conductivité électrique nécessaire. Le diamètre hors tout d'un tel conducteur est minimum par rapport à la surface exposée. L'invention concerne un fil composite comprenant une ama intérieure de renforcement formée d'un métal de haute résistance à la traction, tel qu'un fil d'acier, entourée par une gaine extérieure longitudinale formée d'un métal de résistance à la traction plus faible, tel que de I'aluminiun, la section droite de la gaine étant égale au moins à quatre fois la section droi te de 11ame. De préférence, le rapport de la section droite de la gaine à la section droite de l'âme est conpris entre 5:1 et 7:1 et tout particulièrement est de l'ordre de 6:1. Dans un mode de réalisation préféré, la gaine comprend une bande longitudinale de métal étroitement enroulée autour de l'âme de façon à être en contact intime avec sa surface ou avec un revêtement précédemment déposé sur celle-ci. L'invention concerne également un procédé de fabrication de fils composites qui consiste à mettre en forme une bande métallique ayant une section droite à peu près en forme d'auget, à placer un fil métallique de résistance à la traction supérieu re à celle de la bande au fond de l'auget et å replier les ex trémités de a bande en forme auget autour du fil. Dans la description qui va suivre, le métal de l'amie est de l'acier et le meal de la gaine est de l'aluminium mais il va de soi que lDinvention n'est pas limitée à ces métaux.Par exemple, la gaine peut être formée d'un alliage d'aluminium ou d'un alliage de cuivre, par exemple avec du cadmium. Le fil composite selon l'invention peut être fabriquF de diverses manieras et, suivant une caractéristiques de l'inven tion, cette fabrication peut etre effectuée en préparant d'a bord une bande d'aluminium de section droite appropriée permat tant son repliement autour du fil d'acier, en déposant le fil le long de la bande et en repliant cette dernière sur le fil de manière à ltenfermer,puis en traitant l'ensemble composite -for mé de la bande d'aluminium et du fil d'acier le manière à lis ser la surface extérieure de l'aluminium et à réduire sa sec tion droite. Le traitement peut faire intervenir un estampage, un roulage ou un étirage, séparément ou en combinaison.De cette manière, l'aluminium est lié étroitement au fil d'acier et for me, en fait, un recouvrement solide et continu sur le fil, ce qui permet d'obtenir une jonction extrêmement intime entre les parties repliées de la bande dgaluminium. Dans certains Bas, il peut être inutile ou indésirable d'établir une liaison intime entre la bande d'aluminium et le fil d'acier autour duquel elle est repliée. I1 peut être souhaitable que le fil d'acier soit protégé contre la corrosion, par exemple par galvanisation ou par aluminisation du fil avant mise en place de la bande d'a luminium, ou égalenent par application d'un revêtement protecteur formé d'une matière plastique ou similaire sur le fil.En particulier, lorsque le fil est ainsi protégé, il peut être inutile de lier étroitement ensemble les bords jointifs de la bande d'aluminium. D'autre part, les bords jointifs de la bande peuvent être scellés le cas échéant par soudage, brasage, ou par un procédé similaire. Le procédé de fabrication selon l'invention peut être mis en pratique de différentes manières. Suivant un mode de réali- sation, la gaine d'aluminium est préparée par rainurage (réalisé par exemple par fraisage ou par poinçonnage), longitudinalement dans un plan radial, d'une barre l'aluminium, mais à une profondeur insuffisante pour la découper en deux parties semicirculaires,en plaçant le fil au fond de la rainure et en rabattant la barre sur le fil de manière à entourer ce dernier ; enfin, la barre contenant le fil est étirée dans une filière ou un autre outillage actionné mécaniquement de manière à provoquer un retrait de l'aluminium sur le fil et à compléter la fermeture de la rainure.En variante ou en addition à l'opération d'étirage dans une filière ou une série de filières, on peut exécuter des opérations de galetage ou de rétreinte. Suivant un autre mode de mise en pratique du procédé, une barre d'aluminium, qui a été initialement ou non laminée suivant un profil aplati, est étirée en forme de croissant, puis est à nouveau étirée suivant une forme dans laquelle un côté a un profil à peu près semi-cylindrique tandis que l'autre côté a une forme d'auget, pUiS le fil d'acier est déposé dans l auget et les cotés de ce dernier sont refermés sur le fil, puis on traita le fil de manière à réduire sa section droite circulaire finale. Un recuit du fil d'alurinils peut être effectué d'une manière connue entre l'une des phases d'étirage, si cela s'avare souhaitable. Cependant, l'invention n'est pas limitée à la fabrication d'un il composite par l-ise en place du fil d'acier le long d'une barre ou d'une bande d'aluminium (qui peut être fornée par roulage, coulage ou extrusion) et en rabattant ensuite la partie en aluminium autour du fil d'acier.Le fil d'acier peut être incorporé à la gaine d'aluminium en même temps que cette dernière est produite en faisant passer le fil acier de façon continue dans des filières d'extrusion desquelles sort le fil composite dont l'âme en acier est enfermée dans la gaine en aluminium. Pour améliorer l'adhérence entre l'âme en acier et-la gaine d'aluminillm, il peut être avantageux d'employer un fil acier dont la surface a été intentionnellement rendue rugueuse ou bien a été moletée ou grenaillée.Le fil d'acier peut en outre être galvanisé, aluminisé, anodisé ou protégé d'une autre manière contre la corrosion et il peut être revêtu d'un flux avant la mise en place de la gaine d'aluminium an vue de faciliter la liaison intime de la gaine avec le fil d'acier. I1 peut être également a vantageux de soumettre la surface extérieure de la gaine d'aluminium à un traitement pour la rendre rugueuse ou bien pour former des parties en creux ou an saillie, par exemple en faisant passer le fil composite entre des rouleaux portant un motif en relief sur leurs surfaces, ce motif étant ainsi imprimé dans la surface de l'aluminium passant entre les roulaaux.Lemotifpeutpar fflxengb avzrunprdllhéZotal ou bien il peut avoir la forme d'ondulations. Cette opération peut être effectuée pendant l'extrusion de l'aluminium ou pendant le passage du fil composite dans les filières an cours de fabrication.Les fils composites ainsi traitée peuvent présenter des propriétés aérodynamiques supérieures à des fils de résistance sånilaire et présentant des caractéristiques de conduction de courant ainsi qu'une surface e==;térieure lisse avec laquelle il peut se poser des problèmes de vibration lorsqu'en cours d'utilisation ils sont suspendus dans des endroits soumis aux conditions atmosrhériques. Le fil composite formé d'aluminium et d'acier selon l'invention peut être fabriqué- de différentes manières, comme cela sera mis en évidence dans la suite. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non linitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 représente schématiquement une installation de fabrieation du fil composite selon l'invention, qui opère essen tellement par galetage ou roulage. Fig. 2,3,4,5 et G sont des coupes à échelle grossie mon trant le profil périphérique des rouleaux Fig. 7 représente une forme modifiée du rouleau de forme ture. Fig. 8 -t 9 montrent sc'nématiquemnt des parties d-'une installation de fabrication du fil composite par extrusion Fig.10, 11 et 12 représentent à échelle grossie des coupas de la partie en aluminium profilée par les filières, et Fig. 13 à 18 montrent des sections droites de la barre d'aluminium dans des phases successives de roulage et de rétreinte. Comme indiqué sur la figure 1, une barre d'aluminium 1 est dévidée d'une bobine 2 de manière à passer entre des rouleaux d'entraînement 3 et entre des rouleaux de calibrage 4 qui effectuent un ébavurage cu dimansionnemant initial de la barre, comme indiqué sur la figure 2.La barre 1 passe entre des paires de rouleaux ou galets 5, 6 et 7 dont les surfaces d'aprlication ont les profils indiqués sur les figures 3,4 et 5.Les rouleaux 5 aplatissent la barre 1 en lui donnant en même temps un profil concave.Les rouleaux 6 donnent à labarre un profil en V prononcé tandis que les rouleaux 7 lui donne une forme d'augét en U présentant une épaisseur de paroi à peu près uniforme, le fond de l'auget étant semi-circulaire et épousant intérieurement le profil extérieur du fil d'acier qui doit être introduit dans l'auget, ce dernier présentant extérieurement le diamètre final du fil composite. Â la sortie des rouleaux 7, la barre an forme d'auget arrive à l'endroit où le fil d'acier 10 est dévidé d'une bobine 9 de façon à être introduit dans l'auget conformé dans la barre 1 et à avancer avec celle-ci an directions des rouleaux de repliage 11 qui, comme indiqué plus clairement sur la figure 6,replient les extrémités supérieures 12 de la barre en U sur le fil 10 qui est ainsi enserré étroitement. Les rouleaux 11 exécutent une action de repliage et le fil composite 1, 10 sort des rouleaux 11 avec le dia;nètre final désiré.Bien que les bords jointifs des extrérnités 12 puissant le cas échéant être appliqués l'un contre l'autre en contact intime dansltopération de rabatta- ge, il est préférable de laisser ces bords légèrement écartés. On obtient alors un intervalle étroit 13 qui facilite le soudage en vue de sceller co-,pletement le fil 10 à l'intérieur de la gaine 1 et d'éliminer toute action de l'air et de l'humidité sur. le fil. La figure 7 représente un mode de réalisation légèrement modifié des rouleaux de repliage et il est prévu dans ce cas quatre rouleaux agissant en coopération de manière à rabattre la barre 1 autour du fil 10 en laissant un intervalle 13 bien -défini, qui est fermé ultérieurement par soudage ou par un autre procédé. Il s'est avéré avantageux d'introduire un mince ruban en matière plastique présentant des propriétés adhésives dans l'intervalle 13 puis de faire passer le fil composite entre une autre paire de rouleaux de repliage similaires aux rouleaux ll la la figure 6, dans une opération de rétreinte finale en vue de bloquer le ruban adhésif dans l'intervalle 13 et d'obturer hermétiquer.ent cet intervalle. I1 est à noter qu'avec le procédé décrit plus haut, la fabrication du fil composite peut s'effectuer de façon continue tant que les bobines d'alimentation 2 et 9 peuvent maintenir la fourniture la barre d'aluminium et de fil d'acier. Les figures 8 à 12 représentent une variante de l'installation dans laquelle le formage de la barre d'aluminium est effectué par extrusion et non par galetage.La figure 8 montre l'extrusion de la barre 21, dont la section droite est indiquée sur la figure 10, à l'aida d'une filière 22 et sous la poussée d'un vérin 19 agissant sur la masse d'aluminium chauffée20 suivant une technique d'extrusion bien connut L'aluminium extrudé en forme d'auget peut être enroulé sur des tambours en vue d'un stockage temporaire ou bien il peut être introduit directement dans l'étage suivant où le fil 23 est placé dans l'auget formé dans la barre 2l.La figure 9 représente la barre d'aluminium 21 dévidée d'un tambour 24 et passant dans un caisson de guidage 26 où le fil 23 en provenance de la bobine 25 est poussé dans l'auget par un élément de guidage 28 représenté sur la figure 11, la barre 21 et le fil 23 passant ensuite dans une filière de fermeture 27 où la gaine d'aluminium est repliée autour du fil 23, comme indiqué sur la figura 12 le fil composite étant ainsi pourvu d'une surface lisse et étant réduit aux dimensions finales dési rées. Be cas échéant, le profilage et la nise an place de la gaine d'aluminium peuvent être effectués en partie par éxtrusion et en partie par roulage ou par coulage continu. Les différents stades d'un tel procédé de fabrication sont indiqués su- les figures 13 à 18. La figure 13 représente la section droite de la barre d'aluminium initiale.Elle est lissée superficiellement et réduite à des dimensions prédéterminées avec précision par étirage dans une première filière, représentée sur la figure 14.Elle est ensuite lég renent aplatie au profil indiqué sur la figure 15 en la faisant passer entre des rouleaux, comme décrit plus haut en référence à la figure l.Un second groupe de rouleaux lui donne le profil rorrésenté sur la figure 16 et elle est ensuite introduite dOns une filière pour obtenir le profil et les dimensions indiqués sur la figure 17. le fil d'acier est ensuite mis an place dans l'auget, comme décrit plus haut, et le rabattage final de la gaine 10 autour du fil 1 est effectué par une autre filière qui donne à la gaine le prof il indiqué sur la figure 18. Comme le montre la description qui précède, l'invention se prête à une fabrication continue et les détails opératoires peuvent varier.Par ex 5mple,il est également possible d'intro- duire le fil d'acier dans la gaine 4'aluminium lorsque celle-ci est fabriquée par un procédé d'extrusion concentrique ou par un procédé de coulée continue. Be procédé de coulée continue verticale déjà utilisé pour la fabrication continue de barres d'a aluminium peut également être appliqué pour introduire le fil d'acier dans la phase de coulée, la barre composite ainsi obtenue pouvant être traitée inmédiatement par roulage ou par étirage, comme indiQuéplus haut. Be cas échéant, la barre d'aluminium peut être coulée de meunière à présenter en section droite une partie en forme d'auget destinée à recevoir le fil d'acier.Ce dernier peut tre introduit de façon continue dans l'auget dont les côtés sont ensuite rabattus sur la fil, et le fil composite est alors soumis aux opérations requises de galetage et/ou d'étirage pour réduire la section droite de l'aluminiunl et pour obtenir une surface extérieure lisse et un assemblage pernanent et solide de d'aluminium avec le fil d'acier. L'invention n'exclut pas la possibilité de recouvrir le fil d'acier d'une matière résistant à la corrosion, par exemple par galvanåsation ou aluminisation du fil, ou bien par revêtenent de ce fil avec un émail, une matière plastique ou similaire, avant la misa en place de la gaina d'aluminium. Un capable de transmission de courant électrique peut avantageusement être fabricué en torsadant un nombre désiré de con ducteurs composites d'aluminium et d'acier fabriqués selon l'invention, ce câble presentant la capacité de conduction de courant désirée ainsi que la résistance à la traction et d'autres caractéristiques nécessaires pour satisfaire à des conditions données. L'âme an acier du fil composite selon l'invention peut être fórméepar un seul fil ou par plusieurs fils torsadés; le fil composite peut éviderrlent avoir d'autres usages que celui de la transmission da courant. FEVENDICÂrnI0N8 1. Sil composite, comprenant une ame intérieure de renforcement en métal de haute résistance à la traction, tel qu'un fil d'acier, enfermée dans une gaine extérieure longitudinale formée d'un métal de résistance à la traction plus faible, tel quede l'aluminium, ce fil étant caractérise an ce nue la gaine est formée autour de l'âme et en ce que la section droite de la gaine est égale à au moins quatre fois la section droite de rame. 2. Fil composite selon la revendication 1, caractérisé an ce que la gaine conprend une bande longitud-inale formée d'un métal et étroitement repliée autour de l'ame, de manière à être en contact intime avec sa surface ou avec un revêtement précé- demment déposé sur celle-ci. 3. fil composite selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bords longitudinaux de la bande sont fermés par soudage. 4. fil composite selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bords longitudinaux de la bande sont fenils par un adhésif. 5-. Fil composite selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'âme se compose d'un fil d'acier et en ce que la gsi- ne est formée d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium 6. Bil composite selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la surface de l'åme est rendue rugueuse, est moletée ou pourvue d'indentations. 7. Fil composite selon les revendications 1 à 6-,caractérisé en ce oue la surface extérieure de la gaine est rendue rugueuse ou pourvue de parties en creux ou en saillie. 8. Procédé de fabrication d'un fil composite, caractérisé en ce qu'on profile une bande métallique de façon à lui donner une section droite sensiblement en forme d'auget,-on introduit un fil métallique présentant une résistance à la traction supérieure à celle de la bande au fond de l'auget et on replie les extrémités de la bande en forme d'auget autour du fil. 9. Procédé de fabrication selon la revendication 8,caracté- risé en ce que les extrémités de la bande- en forme d'auget, lorsqu'elles sont repliées autour du fil, sont appliquées l'une contre l'autre en contact étroit par une opération de rétreinte. 10. Procédé de fabrication selon la revendication 8,caractérisé en ce que les extrémités de la bande en forme d'auget, lorsqu'elles sont repliées autour du fil, sont espacées l'une de l'autre de façon aménager un intervalle qui est ensuite obturé par sondage. 11. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que las extrémités de la bande an forme d'auget, lorsqu'elles sont repliées autour du fil, sont espacées l'une de l'autre, en ce qu'un adhésif est placé dans l'intervalle ménagé entre elles et en ce que l'intervalle est en outre obturé par une opération de rétreinte. 12. Procédé de fabrication selon les revendications 8 à 11 caractérisé en ce qu'on forme une bande métallique sensiblement plane et on déforme la bande de manière à lui donner une section droite appropriée en forme d'auget. 13. Procédé de fabrication selon la revendication 12,ca ractérisé en ce que la bande plane est formée par laninage d'une barre métallique. 14. Procédé de fabrication selon les revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le profilage de la barre est exécuté intégralement ou partiellement par extrusion ou par coulée continue. 15. Procédé de fabrication d'un fil composite selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on incorpore l'amie à la gaine au moment où cella-ci est produite en introduisant le fil d'acier de façon continue dans des filières d'extrusion ou dans une installation de coulée continue, le fil composite sortant contenant l'arme d'acier enferrez dans la gaina d'aluminium. 16. Fil composite, caractérisé en ce qu'il comprend une âme intérieure de renforcement forée d'un métal de grande résistance à la traction tel qu'un fil d'acier, enfermée dans une gaine extérieure longitudinale formée d'un métal d'une résistance ce à la traction plus faible, tel qué de l'aluminium, et repliée autour de l'ame. 17. Fil composite en aluminium et en acier,caractérisé en ce qu'une âme en acier est enfermée dans une gaine d'aluminium qui est étroitement applique sur l'am2 en acier de manière à être en contact intime avec sa surface ou avec un revêtement précédennent déposé sur celle-ci et dans lequel on évite cozplèw tement la pénétration d'air ou d'humidité jusqu'au fil d'acier.