Brevet FR2121642A1 — publié le 19720825

La présente invention concerne un procédé'-de réaliisation de barres revêtues ayant une âme métallique de section ronde et un revêtement fin de métal différent de celui de l'âme. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, il s'agit d'alu-5 minium revêtu d'étain. Cependant, on peut utiliser de façon satisfaisante de nombreux autres métaux à la place de l'âme et du revêtement. L'installation préférée de fabrication d'aluminium revêtu d'étain comprend un rouleau de prélèvement fournissant une 10 barre continue en aluminium, de section ronde, qui est éventuellement rayé$4ongitudinalement par un ensemble périphérique de rouleaux de rayure , la surface huileuse de la barre étant découpée par une fraise qui expose une surface vierge de la, barre. 15 La barre est maintenue dépourvue de matière contaminante lorsqu'elle se déplace dans l'orifice central d'un bloc de cylindres. Des pistons sont placés dans les cylindres du bloc et chassent de l'étain chauffé dans des passages de distribution débouchant dans l'orifice central du bloc. Une filière annulai-20 re doseuse forme la partie aval de l'orifice central et l'étain chaud est extrudé par la filière et associé à la périphérie de la barre. Le métal de revêtement constitué par de l'étain associé et l'âme en aluminium sont amenés à des températures pratique-25 ment égales du fait de leur contact intime. La matière composée formée d'aluminium revêtu d'étain est ainsi tirée entre des rouleaux comprenant deux paires de rouleaux réducteurs améliorant la liaison en phase solide et réduisant le diamètre de la barre revêtue. Cette dernière est enroulée, prête à être étirée.'sous 30 forme d'un fil métallique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est un schéma d'une installation de fabrica-35 tion d'aluminium revêtu d'étain suivant un mode de réalisation préféré de l'invention ; la figure 2 est une perspective de l'installation de la figure 1, les rouleaux de rayure et l'ensemble de prélèvement 72 00384 2 2121642 ayant été supprimés, la fraise rotative et le bloc étant représentés en détail ; la figure 3 est une coupe, d'une petite partie de la figure 1, représentée à grande échelle ; 5 la figure 4 est analogue à la figure et illustre l'extrusion de l'étain au cours de laquelle celui-ci est chauffé à l'état fondu avant l'extrusion ; et la figure 5 est analogue à la figure 3 et illustre un procédé d'extrusion au cours duquel l'étain est appliqué sur la 10 barre à l'.état solide mais plastique. La figure 1 représente l'installation de revêtement d'aluminium par de l'étain suivant le mode de réalisation préféré de l'invention. Une barre 10 d'aluminium parvient d'un rouleau à environ 30 m/mn. La barre est mise préalablement à la dimen~ 15 sion, par exemple à un diamètre de 15,.5 mm. Lorsque la barre 10 avance pratiquement à la température ambiante, elle subit sa première opération qui est facultative. Un ensemble de rouleaux de rayure 12 formentâes rayures longitudinales à la surface de la barre 10, de manière à 20' assurer que les copeaux formés au cours de l'opération ultérieure de fraisage ont une longueur courte et uniforme. De courts copeaux sont faciles à évacuer et ils ne se coincent pas dans les machines. Les rayures peuvent être longitudinales, hélicoïdales ou avoir toute.autre configuration classique. Les/rouîeaux 25 de rayure qui forment l'ensemble 12 sont disposés à 90s les uns des autres (vus en coupe à travers la barre 10) et ils forment huit rayures longitudinales à la surface de la barre. Après les rayures éventuellement réalisées, la barre 10 subit un retrait de sa face huileuse contaminée par une fraise 30 creuse représentée en détail sur les figures 2 et 3. La barre 10 passe d'abord dans les cavités cylindriques formées dans le châssis 14 et dans un support 16 fixé au châssis. 14. Ensuite, la barre est centrée et supportée par le palier 18 monté sur le support 16. 35 Un bloc à paroi épaisse, comprenant des cylindres^ est' mieux représenté sur les figures 2 et 3. On va le décrire en détail. Il a une paroi amont 20 munie d'une nervure 22 de positionnement qui se loge dans une gorge.annulaire 24 formée 72 00384 3 2121642 dans la cloison isolante 26 refroidie par de l'eau. Le bloc 20 devient très chaud au cours du fonctionnement et il se trouve à une courte distance de la cloison, sauf à la hauteur de la nervure 22. 5 L'espace constitue donc une barrière thermique et éven tuellement des tuyauteries 28 d'eau^disposées dans la cloison isolante 26,assurent le refroidissement. De l'eau chaude est pompée continûment de la cloison isolante à un radiateur non représenté dans lequel l'eau est refroidie, avant de circu-10 1er à nouveau vers la cloison 26. Le refroidissement de l'eau maintient la cloison 26 à une température d'environ 65 à 802C. Pour empêcher la contamination nouvelle de la surface de la barre 10 après le fraisage, un joint torique 30 est disposé entre la paroi 20 et la cloison 26. Le joint 30 empêche totale-15 ment le passage des gaz de l'atmosphère externe entre la paroi 20 et la cloison 26 et les gaz ne peuvent donc atteindre la surface de la barre. La cloison 26 porte des paliers 32 formant butées qui montent à rotation une fraise creuse 34. Celle-ci est entraî-20 née par un ensemble non représenté par l'intermédiaire d'une courroie 36 qui coopère à frottement avec les gorges 38 de la fraise 34. Un joint torique 39 de grande dimension est monté dans une cavité formée entre la fraise 34 et la cloison 26. Comme 25 le ioint 30, le joint 39 empêche totalement l'atmosphère externe d'atteindre la surface de la barre. Le joint 39 empêche le passage des gaz.atmosphériques par les paliers 32. Il faut aussi noter que la zone convprise entre les joints 30 et 39 et la surface de la barre peut être aussi éventuelle-30 ment mise sous vide ou dans un gaz choisi non oxydant sous pression, de manière que la surface de la barre reste vierge. Le vide ou le gaz non oxydant peut être appliqué par un passage étroit non représenté percé dans les parois du bloc. Une tête rotative 40 de découpe comporte des dents 42 35 qui découpent la sui'face huileuse contaminée de la barre 10. Par exemple, le diamètre d'origine de 15,5 mm de la barre peut être réduit à un diamètre de 14,7 mm, mais avec une surface extrêmement propre. Cette découpe crée de la chaleur par frot- 72 00384 4 2121642 tement si bien que la tige s'élève de la température ambiante à environ 1202C. Un joint torique 43 est monté dans une cavité formée dans la fraise 34 et empêche totalement le passage d'huile ou de gaz contaminé entre la, tête 40 et la 5 fraise 34, jusqu'à la surface fraîchement usinée de la barre. On voit sur la figure 2 que les copeaux d'aluminium créés par la découpe par la tête 40 sont chassés de la glissière annulaire d'évacuation formée par la face aval 44 du support 16 et la face amont 46 de la fraise 34. Les copeaux d'alu-10 minium ont une longueur pratiquement uniforme grâce à l'opération préalable de rayure qui réduit la tendance des copeaux à s'enrouler et à se coincer dans la glissière d'évacuation ou dans les machines voisines. De préférence, un couvercle non représenté de déviation de copeaux est monté au voisinage des 15 parties supérieures de la glissière,de manière à diriger les copeaux vers le bas, dans une caisse collectrice. ,48 Un dispositif facultatif/, destiné à briser les copeaux, est porté par le support 16. Le dispositif 48 peut être fixé ou il peut se déplacer longitudinalement d'un mouvement alter-20 natif. De plus, il peut exister un seul ou plusieurs dispositifs de ce type autour de la périphérie du support. Le rôle du dispositif 48 est de chasser les copeaux et d'empêcher qu'ils ne bouchent la glissière d'évacuation. L'opération d'usinage est importante pour l'obtention 25 d'une bonne liaison de l'étain sur l'aluminium. Cependant, il faut noter que le fait important est la production d'une surface vierge d'aluminium, et non obligatoirement le dispositif qui permet de l'obtenir. On préfère de beaucoup l'opération d'usinage car elle est rapide, efficace, demande peu de place 30 et donne une surface propre très lisse. 0n peut cependant utiliser d'autres dispositifs tels que par exemple un traitement chimique, une abrasion mécanique ou un écroûtage par une filière. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise une fraise rotative qui n'expose pas la surface fraîchement dé-35 coupée de l'aluminium à une atmosphère huileuse, mais au contraire délimite la surface vierge à l'intérieur de la tête 40 jusqu'à ce que la barre passe dans le bloc à cylindres où la gaine d'étain est associée par extrusion à la barre. 72 00384 5 212,1642 Pour extruder la gaine d'étain formant le revêtement sur la tige 10, un bloc massif est disposé autour de la barre. Le bloc comporte au moins un,mais de préférence^ plusieurs cylindres 50. Ceux-ci sont disposés radialement par rapport à l'axe 5 de la barre.Le nombre de cylindres recommandé est quatre. Un vérin 52 est associé à chaque cylindre 50 et son piston 54 se déplace dans le cylindre. Le bloc représenté en coupe sur les dessins, a une paroi amont 20 et une paroi aval 56. Evidemment, ce$ parois sont con— 10 tiguës et forment un cyiindre comme le montre la figure 2. Les parois du bloc ont une extrémité ouverte circulaire 58 avec un rebord interne 60 dégagé dans lequel se loge le cylindre 50 qui y est fixé. Un passage conique 62 de distribution est réalisé à l'intérieur du bloc et il débouche à son extrémité la 15 plus large ou éloignée à laquelle il se raccorde au cylindre 50. L'extrémité proche ou étroite du passage 62 est voisine de la barre 10 et ouvre dans l'orifice central du bloc. .Dans cet orifice central du bloc, une coupelle 64 à paroi épaisse se loge comme représenté sur la figure 3. La coupelle 20 64 comporte une lèvre 66 portant contre la paroi aval 56 du bloc. Un anneau 68 de retenue a des filets externes qui coopèrent avec des filets internes de la paroi 56. Le vissage de l'anneau 68 dans la paroi 56 provoque l'appui de l'anneau contre la coupelle 64 et la fixation amovible de celle-ci. Une 25 cavité circulaire 70 de la face cylindrique interne de la coupelle 64 loge un outil de traction dans le cas où on veut changer la coupelle 64. Celle-ci a des passages 72 de distribution, de forme générale cylindrique, alignés avec les passages 62 du bloc. On voit que les passages 72 s'inclinent vers 30 l'amont en se rapprochant de la barre 10, de manière à fournir l'étain à la barre aussi près de la tête 40 que possible. Cet emplacement permet aussi une réduction de la contamination possible de la barre entre l'usinage et le revêtement. Il faut noter que le rôle de la coupelle 64 est de four-35 nir l'étain des passages 62 à la surface de la barre, et les coupelles sont interchangeables et permettent de régler à la fois l'emplacement de la distribution d'étain et le diamètre des passages de distribution. 72 00384 6 2121642 La paroi 20 du bloc comporte une petite cavité formée dans son orifice central et destinée au logement d'un joint torique 74. Celui-ci assure l'étanchéité entre la paroi 20 et la paroi externe de la coupelle 64. Ce joint 74 coopère avec 5 les joints 30 et 39 pour empêcher la contamination de la barre qui vient d'être usinée à l'emplacement où elle passe de la tête 40 à l'orifice amont d'une coupelle 64. La coupelle 64 a une partie interne sur laquelle existe un taraudage. Une filière annulaire.76 de dosage d'étain se 10 loge dans"la coupelle 64 et la filière a une levre 78 qui porte contre la coupelle. Un anneau 80 de retenue est fileté, et son filetage coopère avec le taraudage de la coupelle 64. Le vissage de .l'anneau 80 dans la coupelle 64 met en appui l'anneau contre la lèvre 78 et fixe de façon amovible la filière 15 76. Une cavité circulaire 82 de la face cylindrique interne de la filière doseuse permet le logement d'un outil de traction dans le cas où on veut remplacer la filière 76. •Bien que cela ne soit pas particulièrement représenté sur les dessins, l'étain est introduit dans le cylindre 50 par 20 un dispositif d'admission. Par exemple, l'étain peut être introduit de façon continue dans le cylindre par une canalisation d'alimentation débouchant dans la paroi du cylindre. Une autre façon de faire consiste à réaliser un cylindre suffisamment grand pour permettre une opération discontinue, l'étain 25 étant distribué périodiquement en masse à l'extrémité supérieure ou par un orifice de la paroi latérale du cylindre. Dans tous les cas, un dispositif d'admission doit introduire suffisamment d'étain dans le cylindre 50 pour permettre le revêtement de la longueur voulue de barre 10. 30 Des enroulements 84 de chauffage sont montés dans la paroi 56 du bloc, de manière à chauffer l'étain contenu dans le passage 62. De préférence, .les ensembles de chauffage sont électriques et portent la température de l'étain entre 120 et 1502C, si bienjque l'étain devient plus visqueux. Ainsi, l'étain 35 arrive à un état plastique tout en restant solide. La figure 5 illustre le revêtement d'étain 86 à l'état solide plastique à environ 120-150^0. Il faut noter que l'étain n'a pas à être chauffé pour assurer la liaison par extrusion. Cependant, on 72 00384 7 2121642 obtient les meilleurs résultats lorsqu'on chauffe l'étain. Le vérin 52, qui est de préférence hydraulique, exerce une pression continue sur l'étain 86. Par exemple, le vérin applique de préférence une pression de 700 à 1400 kg/cm . Com-5 me le montre la figure 5, la pression exercée par le vérin assure l'extrusion de l'étain par les passages 62 et 72 et dans l'orifice central du bloc qui comprend une chambre cylindrique creuse 88 dans laquelle se déplace une barre 10 concentrique. La filière 76 comprend un orifice circulaire amont de dosage 10 qui entoure la surface 'de la barre, à une certaine distance de celle-ci. L'étain est extrudé vers l'aval par l'orifice de la "filière 76 dans l'anneau entourant la barre 10 comme représenté sur la figure 5. Une autre raison de l'inclinaison des passages 72 en 15 amont, lors de leur rapprochement de la barre, est que l'association par extrusion doit avoir lieu aussitôt que possible après le passage de la barre dans le palier 18 et la tête 40 où la barre occupe une position centrée maintenue. Après le centrage, la barre passe par l'orifice très voisin de la 20 filière 76 avec un jeu minimum affectant la concêntricité de l'orifice et de la barre. Dans une variante du procédé de l'invention, on élève la température du métal 86 au-dessus de sa température de fusion qui, dans le cas de l'étain, est de l'ordre de 2302C. Cette 25 élévation de température peut être obtenue à l'aide d'enroulements de chauffage 84 de grande dimension ou d'autres dispositifs, par exemple par addition d'un circuit électrique de chauffage par résistance à l'appareil représenté sur les dessins. Le circuit de chauffage comprend une source d'énergie 30 électrique, la tige 10, la matière 86 de revêtement et une partie de résistance élevée du bloc et de ses divers passages, si bien que l'étain reçoit une quantité importante de chaleur. L'étain fond alors comme représenté en 87 et à une température de l'ordre de 245 à 315-C. Cet étain 87 se solidifie sur la 35 barre 10 et il s'associe par extrusion comme représenté sur la figure 4. Il faut noter que l'interface entre l'étain solide 86 et l'étain-fondu 87, comme représenté sur la figure 4, dépend essentiellement de la vitesse de la. barre. Plus cette 72 00384 8 2121642 vitesse est élevée et plus le contour de l'interface est plat. Après association par extrusion de l'étain 86 sur la barre 10, sous compression et action thermique^dans le bloc représenté sur la figure 3, il est possible de terminer la 5 mise en oeuvre du procédé de l'invention en enroulant la barre 90 avant de l'étirer sous forme d'un fil. Cependant, il est préférable de mettre en oeuvre une phase supplémentaire de traitement améliorant la liaison par extrusion et réduisant simultanément le diamètre de la barre revêtue. 10 A cet effet, après avoir dépassé le bloc,la barre 90 re vêtue passe dans un train de rouleaux comprenant deux jeux de rouleaux réducteurs. Le premier jeu. comporte un rouleau supérieur 92 et un rouleau inférieur 94 associés .à des tourillons 96 et 98. Le second jeu de rouleaux comporte un rouleau droit 15 100 et un rouleau gauche non représenté, avec des tourillons 102 respectivement, disposés à 902 par rapport aux tourillons 96 et 98. Il n'est pas nécessaire de chauffer les rouleaux pour améliorer les qualités de la liaison, étant donné la chaleur 20 résiduelle dans la barre revêtue mobile. De préférence, les rouleaux réduisent la section de la barre 90 d'environ 10 à 35 fo entre l'entrée et la sortie. Après passage entre les rouleaux, la barre 90 atteint une enrouleuse 104 et est stockée temporairement avant étirage sous forme d'un fil métallique ou 25 toute autre utilisation. Il faut noter que le procédé de l'invention ne nécessite aucun frittage avant l'étirage du fil ou x .tout a/autre moment. Cela constitue un avantage économique considérable par rapport aux autres procédés qu'on utilise couramment. Il faut noter qu'on peut remplacer par d'autrés mé— 30 taux l'étain, métal de revêtement, et l'alwtinium, métal d'âme, du mode de réalisation préféré. Des exemples de matières de revêtement sont le plomb, le zinc, l'aluminium, les alliages étain-plomb, les alliages étain-zinc, les alliages étain-argent, les alliages étain-antimoine et les alliages 35 cuivre-étain-bronze. Des exemples de métal pour l'âme sont les alliages d'aluminium, le cuivre, les alliages de cuivre, l'acier, le nickel et les alliages de nickel. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on 40 apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. COPY 72 00384 9 2121642 REVENDICATIONS 1. Procédé de revêtement d'une barre métallique constituant une âme par une gaine d'un métal différent, caractérisé en ce qu'on retire les matières contaminantes de toute la pé- • 5 riphérie du tronçon mobile de barre métallique d'âme de sec-. tipn ronde, on maintient la barre dépourvue de matière contaminante en la déplaçant, on^eArucft?'" une fine gaine annulaire de métal de revêtement autour de toute la périphérie de la barre dépourvue de matière contaminante, et ,on associe en 10 phase solide la gaine à la barre de manière à former une ■ barre convenant à un étirage ultérieur sous forme d'un fil métallique, sans frittage ultérieur ni découpe ni usinage du métal sur la barre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 qu'on retire les matières contaminantes de la barre à l'aide d'une fraise. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la barre est en aluminium et la gaine en étain. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'on extrude la fine gaine annulaire de métal de revêtement autour de la barre d'âme à l'aide d'une extrudeuse à vérin comprenant un bloc de cylindre , au moins un cylindre réalisé dans le bloc, un vérin coopérant avec le cylindre, un dispositif d'admission débouchant dans le cylindre et destiné à four-25 nir^du métal de revêtement, un passage de distribution formé dans le bloc et débouchant dans le cylindre de manière à recevoir le métal de r.evêtement entraîné par le vérin, et les parois du bloc formant un orifice central dans lequel passe la barre, le passage de distribution débouchant dans l'orifice central 30 de manière que le métal de revêtement soit extrudé dans l'orifice central autour de la barre. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bloc comprend un dispositif de chauffage destiné à élever la température du métal de revêtement de manière à facili- 35 ter son extrusion. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'orifice central du bloc est constitué en partie par une filière circulaire aval de dosage montée sur les parois du bloc, COPY 72 00384 10 2121642 la filière réglant l'épaisseur du revêtement sur la barre. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de retrait de matière contaminante comprend une fraise, l'orifice central du bloc se trou- 5 vant en aval de la fraise et très près de celle-ci, de manière à réduire le temps pour une nouvelle contamination éventuelle de la barre usinée. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fine gaine annulaire de métal de revêtement est chauffée 10 à l'état fondu avant d'être extrudée autour de la totalité de la barre. 9- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fine gaine .annulaire de métal de revêtement est à l'émeus tat plastique/solide lors de l'extrusion autour de la barre. 15 10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la filière circulaire est montée de façon amovible sur les parois du bloc de manière que l'échange des filières soit possible 11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce 20 qu'il comprend un dispositif empêchant l'atmosphère de venir au contact de la barre qui se déplace après l'opération d'usinage et avant l'opération d'extrusion, de manière à empêcher la contamination de la barre. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce 25 que le dispositif comprend des joints entre la fraise et le bloc, et un dispositif de pompage fournissant un gaz non oxydant sous pression autour de la barre dans la zone fermée. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif comprend des joints placés entre la fraise et 30 le bloc, et un dispositif de pompage destiné à créer un vide autour de la barre dans la zone étanche» 14. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de chauffage par résistance électrique, comprenant la barre, la matière de revêtement et une par- 35 tie de résistance élevée du passage de distribution, de manière à maintenir le métal de revêtement à l'état fondu lorsqu'il est extradé autour de la barre.