Brevet FR2128726A1 — publié le 19721020

la présente invention concerne de façon générale la déformation d'une barre dans une filière pour en former un fil. Plus particulièrement, l'invention concerne la déformation par étirage ou extrusion de la barre dans une filière à orifice 5 variable commandée par un fluide sous pression , avec des moyens sensibles surveillant le diamètre du fil et augmentant la pression du fluide qjii commande la filière à orifice variable pour resserrer l'orifice de la filière en vue de compenser l'usure de celle-ci. 10 Dans une opération classique d'étirage de fil, la barre est poussée dans une série de filières d'étirage et son diamètre est ainsi réduit successivement jusqu'à l'obtention de la dimension voulue pour le fil. De façon classique, les filières d'étirage sont munies 15 de pièces introduites en diamant, de forme annulairep qui sont en contact avec la barre et qui en réduisent le diamètre. En dépit de la dureté propre au diamant ,l'usure des filières de diamant est si grande que les pièces introduites en diamant peuvent être à remplacer même toutes les huit heures pour main-20 tenir les diamètres des orifices des pièces introduites de la filière dans des limites admissibles. On comprendra que des variations du diamètre de l'orifice de la filière produisent des variations correspondantes du diamètre du fil produits ce qui fait naître de nombreux 25 problèmes. Ainsi, lorsque le diamètre de l'orifice de la filière est plus grand que cela n:est nécessaire ou désiré, un excès de la matière de la barre passe par la filière en provoquant une perte de matière et une perte du point de vue économique. Au surplus,les caractéristiques électriques d'un fil de dia-30 mètre non régulier varient par rapport à celles que l'on désire . Bien que la discussion qui précède concerne particulièrement les opérations d'étirage de fil, il se présente des problèmes semblables dans le cas de filières de dimensions 35 excessives , aussi bien dans les opérations d'extrusion. Un des buts de l'invention est de procurer un appareil et un procédé perfectionnés pour la déformation d'une barre en vue d'en faire un fil. 72 08024 2 2128726 Un autre des buts de l'invention est de procurer un appareil et un procédé perfectionnés pour resserrer le diamè-tre de l'orifice d'une filière destinée à déformer des barres , en réponse à l'augmentation du diamètre du fil produit, pro-5 duite par l'usure de la filière. D'autres buts de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description suivante et en se référant aux dessins joints au présent mémoire. En bref, on a découvert que l'on peut atteindre les 10 objectifs précités en prévoyant une filière à orifice variable commandée par un fluide sous pression , à travers laquelle la barre peut passer, par exemple par line opération d'étirage ou d*extrusion pour en former un fil, et en prévoyant un dispositif sensible qui surveille le diamètre du fil produit et 15 augmente la pression du fluide qui commande la filière à orifice variable de façon à resserrer l'orifice de la filière en vue de compenser l'usure de cette dernière. On se référera à présent aux dessins où les mêmes numéros de référence ae rapportent aux mêmes parties sur les 20 différentes figuresj sur ces dessins s - la figure 1 représente une vue qui montre une barre passant à travers la filière de la présente invention , cette filière étant représentée en coupe longitudinale médiane; le dispositif sensible surveillant le diamètre du fil produit et 25 le transducteur intercalé pour fonctionnement entre lè dispositif sensible et la filière sont tous représentés schéma-tiquement s - la figure 2 est une vue en coupe de la filière ,considérée suivant la ligne 2-2 de la figure 1; 30 - la figure 3 est une vue en coupe transversale de la filière ,semblable à la figure 2, et cette figure montre une variante du dispositif sensible ; et - la figure 4 est une représentation verticale de la filière,dans l'ensemble semblable à celle de la figure 3* et 35 montre une variante du dispositif sensible. Dans la forme de réalisation des figures 1 et 2 , l'ensemble de filière à orifice variable commandé par fluide sous 72 08024 3 2128726 pression, 1, est représenté en train de déformer une barre 2 pour en produire un fil 3. Un dispositif sensible 4 surveille de façon continue le diamètre du fil 3 et fournit un signal en réponse à cette surveillance , ce signal commandant, par la 5 voie du transducteur 5 , l'ensemble 1 de filière commandé par fluide sous pression et réglant ainsi le diamètre de l'orifice de cet ensemble de filière 1. L'ensemble de filière 1 est constitué d'une enveloppe circulaire 6 comprenant une partie mâle filetée 7 propre à être 10 vissée dans une partie femelle 8 du chapeau circulaire 9* L'enveloppe 6 possède une ouverture centrale 10 qui passe de part en part et qui est propre à recevoir la barre 2. Un évidement annulaire 11 est formé dans la face intérieure de l'enveloppe 6 en procurant un siège conique 12 et un épaulement 13. 15 Le chapeau 9 présente une ouverture centrale 14 qui ]e traverse et qui est propre à recevoir le fil produit 3. Un évidement annulaire 15 est formé dans la face intérieure du chapeau 9 «ce qui fournit un siège conique 16 et un épaulement 17. 20 Lorsque l'enveloppe 6 et le chapeau 9 sont assemblés comme le montre la figure 1, avec leurs évidements annulaires respectifs 11 et 15 en face l'un de l'autre, on définit une chambre 18. Dans la chambre 18 sont disposés plusieurs segments en forme de coins ,19, entourant une filière 20,cette filière 25 20 étant placée dans l'espace compris entre les épaulements 13 et 17 de l'enveloppe 6 et du chapeau 9 respectivement. La filière 20 présente une périphérie extérieure circulaire 21 et les parties les plus intérieures 22 des segments 19 sont des arcs concaves d'un cercle de même diamètre que ce-30 lui de la périphérie extérieure 21 de la filière 20 ,de sorte que les segments 19 sont propres è porter convenablement sur les parties respectives de la périphérie extérieure 21 de la filière 20. On observera que la périphérie extérieure 21 s'étend au-delà des sièges coniques 12 et 16 de l'enveloppe 6 et 35 du chapeau 9. En d'autres termes, le diamètre de la périphérie extérieure 21 de la filière 20 est quelque peu supérieur au diamètre des sièges coniques 12 et 16 ,mesurés aux épaulements 13 et 17 respectivement. 72 08024 4 2128726 La périphérie extérieure 23 des segments 19 lorsqu'ils sont assemblés , est circulaire.. Bans la chambre 18, en contact avec toute la périphérie extérieure 23 des segments 19» se trouve une garniture ou bande 24 qui est propre à être forcée 5 par les moyens qui seront décrits dans la suite , à s'appliquer vers l'intérieur contre la périphérie extérieure 23 des segments 19 t de façon à resserrer ces segments 19» La garniture ou bande 24 est en fait la paroi mobile d'une chambre 25 dilatable sous l'action d'un fluide dans la chambre 18. La garni-10 ture 24 est de préférence faite de matière métallique , telle qu'un alliage de cuivre et de béryllium , ou tin autre alliage ayant un module d'élasticité relativement bas. En variante, la garniture 24 peut être construite en matière non métallique élastique. 15 L'enveloppe 6 est munie d'une ouverture 26 communiquant avec la chambre 25 et ^ant une entrée taraudée propre à recevoir l'extrémité filetée du conduit à fluide 27. On remarquera qu'au début , avec la pression nominale du fluide dans la chambre 25 ,lorsque les segments 19 sont as-20 semblés autour de la filière 20 , il y a un petit jeu régulier 28 entre des segments voisins 19. On se rappellera que dans cet état initial, la périphérie extérieure 21 de la filière 20 s'étend au-delà du diamètre minimal des sièges coniques 12 et 16 et qu'ainsi, il y a un certain jeu entre les parties coni-25 ques 29 du segment 19 et les sièges coniques 12 et 16. Ainsi, lorsque la pression du fluide augmente dans la chambre 25 , à travers le conduit 27 , la garniture 24 est pressée vers l'intérieur contre la partie périphérique extérieure 23 des segments 19 en resserrant ainsi l'ensemble des 30 segments 19 autour de la filière 20 et en resserrant ainsi la filière 20 et en diminuant le diamètre de l'orifice 30 à travers cette filière 20. On notera que, comme l'aire des segments 19 à laquelle s'applique la pression de fluide par l'intermédiaire de la gar-35 niture 24 est beaucoup plus grande que l'aire des.segments 19 qui portent sur la filière 20, on obtient une amplification de force , ce qui permet que des pressions considérables soient 72 08024 5 2128726 exercées sur la filière 20,par l'intermédiaire d'une pression de fluide inférieure sur les segments 19spar cette garniture 24. Le dispositif sensible 4 peut être l'un quelconque des 5 divers dispositifs connus de surveillance des diamètres de fil. Par exemple , le dispositif sensible 4 peut utiliser des techniques de mesure du d iamètre du fil en irsilisant la production et la détection de dessins de diffraction lumineuse qui sont décrits dans la partie appelée "Wire Diameter Monitoring Sys-10 tems", et spécifiquement dans la partie intitulée "Simple Diffraction Effects"9 d'un article "Lasers in Industry, de R.M. Lumley etautres ,qui a été porté à la connaissance du personnel du Service de Santé des Etats-Unis d'AméMque à la Rutgers University , le 21 octobre 1968. Le dispositif 15 sensible 4 qui est placé du côté de sortie de l'ensemble de filière 1 mesure de façon continue le diamètre du fil produit 3 et engendre de façon continue un signal électrique qui e st fonction du diamètre du fil 3 produit. Le signal électrique provenant du dispositif sensible 4 20 est fourni par la ligne 31 montrée schématiquement à la figure 1 , au transducteur 5. Le transducteur 5 peut être d'un type quelconque connu dans la technique pour transformer un signal électrique en un signal de pression de fluide. Plus spécifiquement, lorsque le 25 signal électrique provenant du dispositif sensible 4 indique que le diamètre du fil 3 s'est accru au-delà d'une limite prédéterminée s, indiquant qu'une usure excessive s'est produite dans la filière 30P le transducteur 5» en réponse à ce signal électrique, produira un signai de pression de fluide plus élevé dans 30 le conduit 27 , ce qui augmentera la pression du fluide dans la chambre 25. Le fonctionnement du dispositif des figures 1 et 2 est visible. En résumé9 le dispositif sensible 4 surveille de façon continue le diamètre du fil 3 produit , étiré ou extrudé à 35 travers la filière 20 et lorsque de l'usure se présente dans la filière de façon que le fil 3 ait un diamètre supérieur à une valeur maximale prédéterminée, le signal électrique provenant 72 08024 6 2128726 du dispositif sensible 4 agit par l'intermédiaire du transducteur 5 s dans le sens de 1'-augmentât ion d e la pression du fluide dans la chambre 25 pour resserrer les segments 19 et diminuer le diamètre de l'orifice de la filière 20 , en com-5 pensant ainsi l'usure de la filière et en amenant le diamètre du fil produit en dessous de la limite supérieure prédéterminée. Un avantage particulier de la présente invention est de permettre l'emploi de filières 20 qui sont moins coûteuses que les filières à diamant. Ces filières 20 peuvent, par 10 exemple, être faites d'acier carburé. Bien que ces filières moins coûteuses ne présentent pas la mêâe résistance à l'usure que celle que présentent les filières à diamant, les moyens de commande du diamètre de l'orifice de la filière , suivant la présente invention, peuvent donner à une filière moins coûteuse 15 une efficacité plus grande et une longévité utile ,supérieure à celle d'une filière à diamant telle qu'elle serait en l'absence d'une commande de diamètre de l'orifice , fournie par la présente invention. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 3, 20 le chapeau est muni d'une bride 31. L'enveloppe 32 avec la bride 33 } est montée près de l'enveloppe 1 de la filière ,des boulons convenablement filetés (non montrés) passant par des ouvertures des brides 31 et 33 et recevant des écrous (non montrés), ce qui fait que les brides 31 et 33 » et ainsi 25 l'enveloppe de la filière 1 et l'enveloppe 32 ,sont fixées ensemble. L'enveloppe 32 est munie d'une chambre 34- communiquant avec le conduit 35 qui entoure et reçoit le fil 3 et qui est dimensionné comme on le décrira ci-après. 30 L'ouverture 36? avec son entrée taraudée propre à rece voir l'extrémité filetée du conduit à fluide 37» établit une communication entre la chambre 34- et le conduit 27. Dans la forme de réalisation préférée, la pompe 38 dont l'aspiration est reliée à une source de fluide convenable (non 35 montrée), a sa conduite de refoulement reliée par une vanne de réglage de débit 39 au conduit 27. La vanne 39 peut être réglée pour fournir un débit volumétrique constant de fluide. 72 08024 7 2128726 En variante9 la pompe 38 peut être du type à volume constant , auquel cas il est inutile d'utiliser la vanne 39. Le siège 40 est intercalé entre l'enveloppe 32 et l'enveloppe 1 de la filière pour empêcher la fuite de fluide de la 5 chambre 34 entre l'enveloppe 32 et l'enveloppe 1 de la filière. Le diamètre du conduit 35 est choisi de préférence pour dépasser légèrement la valeur maximale acceptable du diamè-tre du fil 3. Il sera visible que lorsque la pression de fluide existe 10 dans la chambre 34 et lorsque le diamètre du fil 3 se situe dans des limites acceptables,(c'est-à-dire lorsque le fil 3 a un diamètre qui ne dépasse pas la valeur admise)en sorte qu'il ait un certain jeu entre le fil 3 et le conduit 35» il y aura une certaine fuite de fluide de la chambre 34 vers l'atmosphère 15 en passant par le conduit 35. Le débit de fuite du fluide sera fonction de la chute de pression de bout en bout du conduit 35 (c'est-à-dire de la pressiondans la chambre 34) » de la longueur du conduit 35 , du jeu entre le conduit 35 et le fil 3» de la viscosité du fluide,et de la vitesse du fil. Lorsque tous ces 20 facteurs sont constants» le débit de fuite sera également constant. Il sera visible que le débit de fuite de fluide à'travers le conduit 35 constitue l'emprunt de fluide fait au conduit 27. En fonctionnement, au début, la vanne 39 est réglée à une valeur de seuil , en sorte que le fluide s'échappe par le 25 conduit 35» à débit constant, et que la pression dans la chambre 25 suffit tout juste à presser les segments Î9 contre la filière 20 , mais avec une force insuffisante pour resserrer cette filière 20. Lorsque l'usure de la filière se produit,au cours du fonctionnement ,1e diamètre du fil 3 augmente ,1e jeu 30 entre le conduit 35 et le fil 3 diminue,il y a moins de fluide appelé du conduit 27 ,et la pression dans la chambre 25 augmente. Par l'effet de l'amplification de force mentionné précédemment, le segment 19 sera sollicité vers l'intérieur avec une force suffisante pour resserrer la filière 20 , en sorte 35 de retarder l'effet fâcheux de l'usure de la filière sur le diamètre du fil. Dans le cas où l'effet d'amplification de force est 72 08024 8 2128726 insuffisant pour resserrer convenablement la filière 20, on peut utiliser la forme de réalisation de la figure 4 qui est semblable dans son ensemble à celle de la figure 3 , sauf que l'on utilise un amplificateur 41 de pression de fluide classi-5 que. Le conduit 27 communique avec la sortie du dispositif d'appoint de pression de fluide 41 et la chambre 25 de l'enve -loppe 1 de la filière par l'ouverture 26. La pompe 38 , en fonctionnant par l'intermédiaire de la vanne de commande de fluide 39? met sous pression le conduit 42 qui communique avec 10 l'entrée du dispositif d'appoint de pression de fluide 41 , le conduit 37 laissant passage à un fluide qui part du conduit 42 par le conduit 35 j comme décrit précédemment à propos du fonctionnement de la forme de réalisation de la figure 3. Le fonctionnement de la forme de réalisation de la figu-15 re 4 sera visible, étant identique à celui de la figure 3, sauf que le niveau de pression dans la chambre 25 est amplifié par le dispositif d'appoint de pression de fluide 41 dans une mesure suffisante pour obliger les segments 19 à s'appliquer contre la filière 20 de façon à resserrer convenablement 20 l'orifice 30 et à ainsi retarder l'effet fâcheux de l'usure de la filière sur le diamètre du fil. 72 08024 9 2128726 REVENDICATIONS 1.- Procédé de déformation d'une "barre dans une filière sujette à usure,pour produire un fil, dans lequel la barre passe par l'orifice de la filière pour déformer cette barre et 5 produire le fil, caractérisé en ce qufune augmentation de la dimension transversale du fil est détectée et en ce qu'une pression est appliquée à la filière vers l'orifice en réponse à l'augmentation de cette dimension transversale du fil pour resserrer l'orifice en réponse à l'usure de la filière. 10 2.= Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pression est appliquée à la filière en soumettant la périphérie extérieure de la filière à une force déterminée par la pression d'une masse de fluide , tout en laissant fuir continuellement du fluide de cette masse de fluide à un débit 15 qui est fonction inverse du diamètre du fil,l'augmentation du diamètre du fil produisant une augmentation de la pression de la masse du fluide et ainsi une augmentation de la force appliquée à la périphérie extérieure de la filière de façon à resserrer l'orifice en réponse à l'usure de la filière. 20 3.- Appareil pour déformer une barre pour en produire un fil ,dans lequel une filière présente un orifice qui la traverse,propre à recevoir et à déformer la barre pour en produire le fil , la filière étant sujette à usure , en s orte que l'orifice augmente en dimension transversale au cours de son 25 emploi , caractérisé en ce que l'on a prévu des moyens de resserrement entourant la filière, ces moyens de resserrement étant propres à resserrer la filière pour diminuer la dimension transversale de l'orifice qui la traverse , des moyens de commande étant prévus pour surveiller une dimension transversale 30 du fil et pour détecter une augmentation de celle-ci au-delà d'une valeur prédéterminée, lesdits moyens de commande faisant fonctionner les moyens de resserrement pour diminuer la dimension transversale de l'orifice de la filière pour compenser l'usure de la filière. 35 4.- Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de resserrement comprennent plusieurs éléments disposés autour de la périphérie extérieure de la filière 72 08024 10 2128726 et des moyens moteurs associés pour fonctionnement avec ces éléments, et propres à presser les éléments vers l'intérieur contre la périphérie extérieure de la filière de façon à resserrer la filière et à diminuer la dimension transversale de 5 l'orifice , les moyens de commande actionnant les moyens moteurs. 5.- Appareil suivant la revendication 4, caractérisé par une chambre dilatable s'étendant autour de plusieurs éléments , la chambre ayant une paroi mobile qui vient en c ontact 10 avec la surface extérieure de tous les éléments de l'ensemble, des moyens de commande comprenant des moyens à fluide sous pression pour mettre la chambre sous pression et pour presser la paroi mobile contre les surfaces extérieures de tous les éléments, de façon à presser les éléments vers l'intérieur contre 15 la périphérie extérieure de la filière. 6.= Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de commande sont propres à régler la pression du fluide qui agit sur les moyens moteurs en réponse à l'augmentation de la dimension transversale du fil. 20 7.- Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un premier conduit relié aux moyens moteurs actionnés par la pression de fluide ; des moyens de pompage pour fournir du fluide au premier conduit; un second conduit propre à entourer une partie de.la longueur 25 du fil et définissant avec le fil un passage annulaire pour le fluide ; et un troisième conduit assurant une communication entre le premier conduit et le passage annulaire pour le fluide et offrant un trajet de fuite continu du premier conduit au fluide du passage annulaire qui est fourni au premier conduit. 30 8.- Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de pompage sont propres à fournir du fluide au premier conduit, à débit constant. 9.- Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de pompage comprennent une vanne de réglage 35 de l'écoulement ,interposée pour fonctionnement entre la décharge de la pompe et le premier conduit. 10o — Appareil suivant la revendication 8, caractérisé 72 08024 n 2128726 en ce que Iss moyens amplificateurs de pression de fluide sont associés pour fonctionnement avec le premier conduit et sont propres à amplifier la pression du fluide dans les moyens mo -teurs. 5 11.- Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments comprennent un ensemble de plusieurs segments coniques disposés autour de la périphérie circulaire de la filière ,1a périphérie extérieure de l'ensemble étant circulaire ,et des segments voisins appartenant à l'ensemble 10 étant écartés l'un de l'autre.