Brevet FR2023033A1 — publié le 19700807

La présente invention concerne un procédé de fabrication de billettes creuses et plus particulièrement un tel procédé dans lequel on utilise une presse de perçage du type à trois postes et à trois conteneurs. Dans la présente description on -bésigne par le terme "billette creuse" ou ses équivalents,une billette creuse de forme cylindrique destinée à Btre introduite dans une-presse d'extrusion dans laquelle la billette est refoulée à travers une filière de manière à produire des tubes ou des tuyaux métalliques ou autres analogues. Quand on extrude un métal sous forme de tubes, de tuyaux ou autres à l'aide d'une presse d'extrusion,on utilise communément comme matière première des billettes creuses. C'est pourquoi un atelier d'extrusion de métaux comprend d'une manière générale une presse de perçage pour fabriquer des billettes creuses amenées ensuite à une pressè d'extrusion placée à côté de la presse de perçage. Pour que la production des produits extrudés dans un tel atelier ou installation d'extrusion soit raisonnable, il est nécessaire que les presses d'extrusion et de perçage aient des rendements égaux. L'étude et la mise au point d'une presse de perçage sont donc aussi importantes que celles d'une presse d'extrusion. Une presse de perçage connue et très utilisée est dite "presse à conteneur unique", dont un caractère type est de comporter un seul conteneur dans lequel une billette est introduite. Dans ce type de presse de perçage, trois opérations sont exécutées en série, à savoir (a) une opération de perçage d'une billette pleine pour en faire une billette creuse,(b) une opération dtéåection de la billette creuse hors du conteneur et (c) uneo- pération d1introduction d'une nouvelle billette dans un conteneur. Pour augmenter le rendement du perçage, il est nécessaire d'abréger autant que possible la durée du cycle dé la presse c 'est-à-dire -le temps de faire d'une billette pleine une billette creuse, augmentant ainsi le nombre de billettes à percer par minute. Lorsque les opérations précitées, nécessaires au perçage, sont exécutées dans une presse du type à conteneur unique,le cycle de presse est égal à la somme des périodes nécessaires pour l'exécution des opérations respectives.llu contraire,lorsqu'on uti lise deux conteneurs ou plus,ces opérations peuvent être exécutées en parallèle de manière que,si la '!rotation" des conteneurs est appropriée ou si leur utilisation s 1effectue suivant un programme approprié, on peut diminuer considérablement la durée du cycle de la presse. Partant de là, on a mis au point une presse de pergage,opé- rant en parallèle Un exemple d'une très bonne presse de ce type est dit à "trois postes et trois conteneurs'1, qui comporte trois postes, à savoir un poste de perçage de billettes, un poste d'éjection de la billette percée hors d'un conteneur et un poste de chargement d'une nouvelle billette dans un conteneur vide,trois conteneurs étant amenés tour à tour dans les trois postes. Cette presse mise au point par la demanderesse a acquis si réputation par l'-utilisation qui en a été faite-par son créateur, Dans cette presse de perçage , on utilise le mode de perçage en parallèle suivant lequel les trois opérations nécessaires, à savoir le perç-age, l'éjection et le chargement,sont exécutées en parall-èle-dans les trois postes différents où les trois conteneur? sont respectivement situés à un moment donné.En d'autres termes, cette presse est telle que l'opération de perçage soit exécutée dans le poste correspondant à chaque arrivée d'un conteneur chargé-d'une nouvelle billette, en même temps que l'opéra- tion de chargement et l'opération d'éjection sont exécutées dans les postes respectifs.Autrement dit aussi, dans ladite presse de perçage, les billettes creuses sont fabriquées par répétition de cycles dont chacun comprend les deux phases suivantes: Première phase: dans le poste de perçage,une billette pleine logée dans un conteneur est percée de manière à donner une billette creuse et simultanément,une billette percée se trouvant dans un autre conteneur est éjectée de ce dernier et, dans le poste de chargement,une billette nouvelle est introduite dans 1 'autre conteneur0 Deuxième phase::le conteneur contenant la billette percée dans le poste de perçage est déplacé en directiondu poste d'éjection et simultanément,un autre conteneur vide situé dans le poste d'éjection est déplacé en direction du poste de chargement et le troisième conteneur dans lequel est située une nouvelle billette pleine est déplacé en direction du poste de perçage. On reproche à cette presse,le fait que chacun des trois conteneurs fonctionne à plein dans chacun des trois postes respectifs, méthode dont on attend une diminution sensible de la durée du cycle de la presse. L'utilisation pratique de cette presse de perçage, a montré qu'il y avait des problèmes importantes à résoudre dans les opérations en série exécutées pendant le cycle de presse exposé plus haut: en effet, malgré les objectifs et conception originels de la presse, le rendement de production de cette presse sur de longues séries n'est pas élevé bien -que la durée du cycle soit très réduite sur une série courte. Ceci s'explique par la sur- chauffe du mandrin et du conteneur.Pour pallier cet inconvénient ladite presse a été munie d'un dispositif-de refroidissementFt le mandrin ainsi que le conteneur sont refroidis jusqu'au début de l'opération suivante de perçage . Mais dans le cas où le mandrin et.le conteneur sont soumis à un fonctionnement répété selon le cycle ci-dessus,le temps du refroidissement est trop court pour empêcher la température d'augmenter graduellement avec le fonctionnement de la presse, aboutissant après un certain temps, à l'impossibilité d'exécuter d'autres perçages.L'inconvénient présenté par la surchauffe du mandrin est particulièrement sérieux du fait que, comme le mandrin a normalement un diamètre extérieur inférieur à 200 mn et qu'il est en outre introduit d'une manière répétée dans une billette à température très élevée (environ 1Q000) à chaque opération de perçage, le taux d'augmentation ie la température est très élevé. Dans ce type de presse,ute surchauffe du mandrin provoque une réduction de résistance anz contraintes de déformation.C'est pourquoi,tenant compte dé e ue la précision des billettes creuses p-roduites dépend unlouement de la rigidité du mandrin envers des-contraintes de deformation, on conçoit facilement qu'en cas de surchauffe il est difficile de produire des billettes creuses de précision convenable. Ce qui précède montre que la surchauffe du mandrin-et du conteneur nécessite des arrêts fréquents et qu'on ne peut donc- pas maintenir un rendement élevé de la presse de perçage pendant une longue période de marche,bien que le cycle de presse soxt très court. Dans ces conditions,l'objectif initial de cette presse de per çage- ne peut pas être avantageusement atteint sans peffectionnement de son mode opératoire. L'invention se propose de résoudre les problèmes précités dans une telle presse de perçage du type à trois postes et à trois conteneurs. L'invention a pour but de fournir un procédé de fabrication de billettes creuses en utilisant une presse de perçage du type à trois postes-et à trois conteneurs, ce procédé permettant de maintenir le rendement élevé de la presse de perçage pour des fabrications en grandes séries de billettes creuses. Diverses suggestions ont été faites jusqu a maintenant quant au procédé de perçage, mais la plupart d'entre elles concernent des perfectionnements du mécanisme de presse ou les principes fondamentaux du perçage et très peu seulement concernent le mode opératoire0 L'invention, propose dans le but indiqué , une organisation caractéristique du cycle de presse, permettant d'exécuter en continu une opération de perçage pendant de longues périodes de temps sans surchauffe du mandrin et des conteneurs. L'invention est donc caractérisée par un-cyele opératoire constitué d'une série de phases exécutées par une presse de perçage du type précité à trois postes et trois conteneurs. Selon l'invention, le procédé de perçage de billettes creuses, qui met en oeuvre une presse du type précité à trois posés tes et trois conteneurs, est caractérisé par les phases suivantes - Première phase : au perçage, une nouvelle billette logée dans un conteneur est percée, tandis qu'un autre conteneur est maintenu vide dans un poste d'éjection de manière qu'une opération d'éjection ne puisse pas s'y effectuer et tandis que l'autre conteneur est maintenu vide dans un poste de chargement de manière qu'une opération de chargement ne puisse pas sy effectuer, -deuxième phase: dans le poste de perçage, le conteneur renfermant la billette percée est déplacé en direction du poste d'éjection,tandis qu'un autre conteneur vide se trouvant dans le poste d'éjection est déplacé en direction du poste de chargement et que le troisième conteneur vide se trouvant dans le poste de chargement est déplacé en direction du poste de perçage, -troisième phase: dans le poste de perçage, le conteneur est maintenu vide de façon à permettre le refroidissement du mandrin, tandis qu'une billette est éjectée du conteneur se trouvant dans le poste d'éjection et qu'une nouvelle billette est introduite dans le conteneur se trouvant dans le poste de chargement, -quatrième phase: le conteneur vide se trouvant dans le poste de perçage est déplacé en direction du poste de chargement et le conteneur renfermant une nouvelle billette et situé dans le poste de chargement est déplacé en direction du poste de per çage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description1donnée à titre d'exemple non limitatif, en-référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig.l est une vue en plan d'une presse de perçage du type à trois postes et à trois conteneurs; Fig.2 A, 2 3, 2 C sont des vues en coupe de la presse faites respectivement par l'axe de chacun des trois postes respectifs de la figure 1; Fig.3 est un diagramme- de fonctionnement, selon l'invention. En figure l,on voit une colonne verticale 1 placée sui- vant l'axe C 4 de la presse. Trois postes, savoir : un poste de perçage C 1, un poste d'éjection C 2 et un poste de chargement C 3, sont répartis sur un cercle de centre C 4,- à intervalles angulaires de 1200. Sur la colonne -1 est monté un porte-conteneurs 2 entratné en rotation autour de l'axe C 4 par tout mécanisme approprié, non représenté. Sur le porte-conteneurs 2 sont montés trois-conteneurs I, II et III, dont les centres coïncident respectivement avec le poste de perçage C 1, le poste itéåection C 2 et lé poste de chargement C 3 (fig.1). On a décrit ci-après le détail d'un dispositif de perçage monté au poste C 1, en se référant à la figure 2 A. Un plateau supérieur 3 est disposé à la partie supérieure du poste de perçage C 1. Un dispositif classique 4 à cylindre et piston est équipé à sa partie inférieure dudit plateau supérieur 3. L'extrémité inférieure d'un piston 5 du dispositif 4 est reliée à une crosse ou traverse supérieure 6 à l'extrémité inférieu- re de laquelle est fixé rigidement un porte-mandrin 7. Des deux côtés du porte-mandrin 7, sont prévus deux pistons 8, 8' fixés par leurs extrémités supérieures en-dessous de la crosse 6. Correspondant à la crosse supérieure, il est prévu dans le bas, uné crosse ou traverse inférieure 11 qui porte à sa partie supérieure deux cylindres 9, 9' dans lesquels sont engagés les pistons 8, -8'.Un embout cylindrique creux 12 est fixé sur la partie infé rieure de la crosse inférieure ll de manière à être dirigé vers le baso Un mandrin 10 ,fixé en direction du bas à lrextrémité in férieure du porte-mandrin 7, est engagé dans un trou de l'embout 12 à travers la crosse inférieure 11.Un outil de perçage 13 est fixé à l'extrémité inférieure du mandrin 10, Un plateau inférieur 14 est disposé à la partie inférieure du poste de perçage C l-et une barre de réaction 17 , entratnée vers le haut et vers le bas le long de l'axe C 1, traverse un trou ménagé dans ce plateau 140 Un porte-filière 15 est fixé sur le plateau inférieur 14 et supporte une filière 16.Lorsque la barre 17 se déplace vers le haut, sa partie terminale s'engage dans un trou de la filière 16 de manière à l'obturer0 Àvec le dispositif de perçage qui vient d'être décrit, une nouvelle billette B 1 introduite dans le conteneur I,est percée de manière à produire une billette creuse dans le poste de perçage C 1, comme il est indiqué ci-dessous:: En premier lieu, le trou de la filière 16 est obturé par l'extrémité supérieure de la tige 17 et d'autre part le vérin 4 est actionné à 1 'aide des cylindres 9, ' alimentés en liquide sous pression, Ensuite, la traverse ou crosse supérieure 6, le porte-mandrin 7 , le mandrin 10 et l'outil de perçage 13 sont descendus en bloc a A ce moment, l'embout 12 est également déplacé vers le bas du fait de la transmission de force assurée par le fluide se trouvant dans les cylindres 9, 9'. I1 en résulte une compression de- la billette B1 placée dans le conteneur I, qui est donc soumise à un refoulement par progression de l'embout 12.En second lieu,le mandrin 10 est-entrainé vers le bas, l'outil de perçage 13 est enfoncé dans la billette B 1 dans laquelle il perce un trou et on obtient une billette creuse. A ce moment, le liquide sous pression se trouvant dans les cylindres creux 9, 9' est graduellement déchargé de manière à permettre une montée de la surface supérieure de la billette B le Lorsque l'opération de perçage est presque terminée, la barre de réaction 17 est entraînée vers le bas de manière à dégager le trou de la filière 16 et successivement l'outil de perçage 13 est introduit dans le trou de manière à refouler le culot de la billette percée B 1. Finalement l'embout 12 et le mandrin 10 reviennent dans leurs positions initiales, ce qui termine un cycle de presse.Dans ce cas, le jeu existant entre l'outil de perca ge 13 et le mandrin 10 permet de sortir cet outil et l'extraction du culot hors du mandrin 10. Dans le poste d'éjection C 2 est installé un dispositif éjecteur (fig.2 B) qui sera décrit maintenant. Dans la position supérieure du poste d'éjection C2 est disposé un plateau supérieur 18 sur lequel est monté à la partie inférieure un vérin classique 19 avec son piston 25. Dans l'exemple représenté,un cylindre de décharge 20 est placé verticalement en-dessous du piston 25; ce cylindre de décharge 20 est supporté par un bras 21 pouvant tourner autour d'un arbre vertical situé à l'extérieur du poste d'éjection C 2, ce qui permet de déplacer alternativement le cylindre de décharge 20 entre le poste d'éjection C 2 et sa position extérieure. Le cylindre de décharge 20 comprend deux -griffes 22 actionnes par tout mécanisme approprié non représenté.Un plateau inférieur 23 est placé dans la partie inférieure du poste d'éjection C2; ce plateau inférieur 23 est traversé par une tige d'éjection 24 qui est entraînée dans une direction verticale par tout mécanisme approprié non représenté.Ce dispositif d'éjection,assure comme suit, la décharge delta billette creuse B 2 se trouvant dans le conteneur II situé dans le poste d'éjection C 2 En premier lieu, lorsque le cylindre de décharge 20 est déplacé pour rejoindre le poste -d-'éjection C 2- et est appliqué contre l'extrémité supérieure du conteneur 11 par le piston 25, la tige d'éjection 24 est entraînée vers le haut-pour pousser la billette creuse B 2 dans le cylindre de décharge 20* Ensuite, la billette creuse B 2 se trouvant dans le cylindre de décharge 20 est serrée par les deux griffes 22 tandis que le piston 25 et la tige d'éjection 24 sont respectivement entraînés de manière à revenir dans leurs positions initiales respectives. En dernier lieu,le cylindre de décharge 20 est déplacé jusque dans la position extérieure du poste d'éjection C 2 où la billette creuse B 2 est déchargée du cylindre 20 après desserrage des griffes 22. Un chargeur pour l'introduction d'une nouvelle billette est prévu dans le poste de chargement C 3 . Dans l'exemple de la figure 2 C, on utilise avantageusment un chargeur de billettes de type rotatif usuel. Dans un tel chargeur, une nouvelle billette B 3 disposée, en position prête à son chargement, immédiatement du coté du poste de chargement C 3 est tout d'abord maintenue verticalement par un élément de transfert 2u chargeur de billette. Ensuite, la nouvelle billette B 7 et l'élément de transfert 26 sont déplacés latéralement de manière à rejoindre le poste de a-hamnt C 3, puis ces éléments sont entraînés verticalement pour être engagés dans le conteneur 1110 On a décrit ci-apros en détails le cycle caractéristique de la presse de perçage en référence à une presse à trois postes et à-trois conteneurs. Selon l'invention,immédiatement après la première phase,le conteneur I qui se trouve dans le poste de perçage C 1 , est chargé avec une nouvelle billette B 1 et d'autre part les conteneurs Il. et III du poste d'éjection C 2 et du poste de chargement C 3 sont vides. La première phase du cycle de la presse s'ef fectue comme suit . Dans le poste de perçage C 1, il se produit une séquence d'opérations de perçage qui consistent dans le refoulement de la billette par l'embout 12 et l'outil de perçage 13, dans son perçage, dans son poinçonnage et dans le retrait du mandrin 10 hors du conteneur I. Àu poste d'éjection C 2, le conteneur II est vide de sorte qu'il n'y a pas d'opération d'éjection. Dans ce cas, un nettoyage --et un refroidissement de la surface intérieure du conteneur II peuvent être réalisés à la manière connue pendant la période d'arrêt du conteneur,par exemple en introduisant une brosse tournante entraînée par moteur dans le conteneur et en pulvérisant de l'eau froide sur sa paroi intérieure En cas de besoin,cette phase de nettoyage et de refroidissement du conteneur peut être effectuée dans le poste de chargement C 3 pendant la période d'arrêt du conteneur en attenant le début de l'opération de chargement,ou bien dans le poste de perçage C 1 pendant le refroidissement du mandrin, Au poste de chargement C 3, le conteneur III qui est maintenant vide n'est pas chargé d'une nouvelle billette0 Après la première phase, la seconde phase du cycle de presse se déroule ensuite de la manière suivante. Cette phase consiste à faire tourner le porte-conteneur 2 dlun angle de 1200 autour du centre C 4 dans le sens de la marche des aiguilles d'une montre,puis à transférer au poste d'éjection C 2 le conteneur I chargé de la billette creuse, à déplacer le conteneur vide II jusqu'- au poste de chargement C 3 et à déplacer le conteneur vide III jusque dans le poste de perçage C 1. après cette seconde phase, la troisième phase du cycle de presse se déroule ensuite de la manière suivante Dans le poste de perçage C 1, où aucune opération-de per çage n'est exécutée dans cette phase, on assure le refroidissement par eau du mandrin 10 de manière à le ramener à la température normale Entremps, on peut procèder aux refroidissement et nettoyage précités de la surface cintérieure -du conteneur III, en parallèle avec le refroidissement du mandrin 10, si cela est nécessaire Au poste d'éjection C 2, il s'effectue une série d'opérations d'éjection qui consistent à introduire la billette creuse B 2 dans le cylindre de décharge 20 par la tige d'éjection 24, à serrer la billette creuse par les deux griffes 22, à déplacer le cylindre-de décharge 20 à l'extérieur du poste C 3 et à décharger la billette creuse du cylindre 20. Au poste de chargement C 3, une billette nouvelle B 3 est introduite dans le récipient II par le chargeur 26. En dernier lieu, après cette troisième phase , la quatrième phase du cycle de presse se déroule. Cette phase consiste à faire tourner le porte-conteneur 2 de 1200 autour du centre C 4 dans le sens de marche des aiguilles d'une montre,puis à déplacer le conteneur vide III jusqu'au poste d'éåection C 2, à déplacer le conteneur vide jusqu'au poste de chargement C 3 et enfin à déplacer le conteneur II chargé d'une nouvelle billette jusqu'au poste de perçage C 1. Selon l'invention,les billettes creuses sont produites en continu par répétition du cycle de la presse , comprenant la séquence ci-dessus des quatre phases g Le diagramme de figure 3 fait apparaître nettement comment par le cycle précité,on produit des billettes parle procédé selon l'invention. A ce dessin, les divers tracés des lignes À à G correspondent aux opérations suivantes: A = perçage, B = nettoyage et refroidissement de conteneur, C = pas d'opération, D = refroidissement de mandrin, E = éjection, F = chargement, G = déplacement de conteneur. On a précisé ci-dessous les avantages d'efficacité obtenus selon l'invention. En premier lieu,suivant le cycle de presse de l'invention, le mandrin et le conteneur sont tous deux complè tement refroidis par eau après cLaque phase de perçage, ce qui résout complètement les problèmes posés par la surchauffe et permet donc de faire fonctionner la presse de perçage pendant une longue période. Quant à la durée du cycle de presse, on constate cependant, un léger allongement,du fait de l'adjonction de l'opération de refroidissement du mandrin et du conteneur au cycle de presse0 Toutefois, on notera que le temps nécessaire au refroidissement est très court par rapport à la durée de la phase de perçageOtu- trement dit, le temps nécessaire à la troisième phase précitée est considérablement plus court que celui nécessaire pour la première phase précitée.C'est pourquoi malgré l'adjonction au cycle de presse selon l'invention d'une période de refroidissement pour résoudre les graves problèmes posés par la surchauffe du mandrin et du conteneur, l'allongement final du cycle de presse est très faible On comprend d'ailleurs que l'inconvénient présenté par ce léger allongement du cycle de presse est largement compensé par l'avantage dt à l'augmentation sensible de la durée de marche continue de la presse, qui ne peut être atteinte qu'en )opérant conformément au cycle de presse selon l'invention.Autre- ment dit encore, la perte de temps résultant d'un arrêt provoqué par une surchauffe des éléments est bien supérieure à celle qui résulte de l'allongement du cycle de presse. En outre l'invention permet , en utilisant le cycle de pres ;se de l'invention,de fabriquer des billettes à une cadence régulière de sorte qu'il est possible de maintenir d'une manière avantageuse l'équilibrd de fabrication entre les machines ou auxiliaires associées à la presse de perçage - REVENDICATIONS- 1. Procédé de fabrication de billettes creuses destinées à alimenter une presse d'extrusion de métaux en utilisant une presse de perçage du type à trois postes et trois conteneurs,à savoir un poste de chargement pour charger une billette dans un conteneur, un poste de perçage pour percer une billette et un poste d'éjection de la billette percée à partir d'un conteneur,et trois conteneurs passant successivement dans les trois postes,le dit procédé étant caractérisé par les quatre phases suivantes: première phase: au poste de perçage ,une nouvelle billette située dans un conteneur est percée en donnant une billette creuse tandis qu'un autre conteneur est maintenu vide dans le poste d'éjection de manière qu'une opération d'éjection nty soit pas effectuée, et que l'autre conteneur est également maintenu vide dans le poste de chargement de manière qu'aucune opération de chargement ne s'y effectue, deuxième phase le conteneur contenant la billette percée est transféré du poste de perçage au poste d'éjection tandis qu'un autre conteneur vide se trouvant dans le poste d'éjection est déplacé dans le poste de chargement et que le troisième conteneur vide se trouvant dans le poste de chargement est transféré dans le poste de perçage, troisième phase: dans le poste de perçage,le conteneur est maintenu vide pour permettre d'effectuer le refroidissement du mandrin tandis que,dans le poste d1éjection,la billette percée est éjectée du conteneur et que,dans le poste de chargement, une nouvelle billette est introduite dans le conteneur correspondant, quatrième phase:le -conteneur vide se trouvant dans le poste de perçage est transféré dans le poste d'éjection tandis que le conteneur vide se trouvant dans le poste d'éjection est transféré dans le poste de chargement et que le conteneur chargé de la nouvelle billette dans le poste de chargement est transféré dans le poste de.perçage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins des conteneurs vides du poste d'éjection et du poste de chargement,qui a été utilisé pour une précédente opération de perçage,est refroidi et nettoyé pendant la première phase.