Brevet FR2284380A1 — publié le 19760409

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de formage de profilés au moyen d'une filière. On sait qu'il convient de maintenir la température d'une filière et la vitesse de filage a des valeurs bien précises. En effet, si la température est élevée, ce qui offre l'avantage de diminuer la puissance de filage, la vitesse de filage doit entre réduite pour éviter certaines défectuosités dues à un mauvais corroyage à la sortie de la filière. On a donc proposé, dans le but d'assurer des vitesses de filage satisfaisantes, de maintenir à un niveau acceptable, la température de la filière qui a tendance à fortement augmenter avec la vitesse de filage, en agençant une éva- cuation forcée des calories développées au niveau de la filière. A cet effet, on a utilisé tn premier lieu de l'eau circulant dans des canaux ménagés dans la filière. Cependant, étant donné l'importance des débits d'eau, donc de la nécessité de prévoir des canaux de fortes sections, ce qui affaiblit dangereusement la filière, et les risques d'entartrage qui, à la longue, diminuent l'efficacité du refroidissement, on a proposé d'utiliser un fluide inerte évitant les inconvénients de l'eau. Aussi on a depuis proposé de souffler un gaz froid sur la surface extérieure de la filière au niveau de son extrémité de sortie, ce gaz froid étant généralement produit par vaporisation d'azote liquide.Cette façon de faire s'est avérée assez inefficace car le refroidissement intéressait essentiellement la surface externe du profilé avec, cependant, une accessibilité particulièrement défectueuse pour le gaz réfrigérant, étant donnée la structure relativement complexe de la filière au voisinage de la formation du profilé. Belon une proposition plus récente, qui, toujours vise un refroidissement de la filière elle-eme, on a aménagé dans cette dernière, des canaux de section relativement faible pour la circulation d'un gaz froid, par exemple de l'azote, introduit à l'état liquide et qui se vaporise et s'échauffe en cédant sa chaleur de vaporisation et sa chaleur sensible le long d'un parcours qui s'effectue au contact direct avec le corps de filière jusqu'à déboucher en une zone centrale autour du profilé sortant de filière. L'expérience a cependant montré qu'une filière ainsi équipée de moyens de refroidissement à l'azote liquide en cours de vaporisation fonctionne de façon défectueuse. Il s'est, en effet, avéré que la vitesse de filage, élevée au début de l'opération de formage d'un profilé, se ralentit nettement dès qu'on met en oeuvre le refroidissement à l'azote liquide tel que décrit précédemment. La Société demanderesse a constaté à plusieurs reprises cette défectuosité et, après une étude approfondie du phénomène mis en oeuvre dans une filière, est arrivé à la conclusion que le refroidissement de la filière était finalement plus préjudiciable qu'a avantageux. L'objet de la présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le formage de profilés au moyen d'une filière, du genre mettant en oeuvre un fluide réfrigérant, tel l'azote liquide, cette mise en oeuvre étant telle quton assiste, de façon connue, à ltélimination pure et simple de l'inconvénient de réduction de vitesse de filage constaté avec la proposition commune et rappelée plus haut de fluide réfrigérant. Le procédé, selon l'invention, se caractérise en ce qu'on forme des veines d'écoulement du fluide réfrigérant en les isolant thermiquement d'un corps de filière et en conduisant le gaz réfri- gérant à l'étant encore substantiellement froid au contact direct du profilé à sa sortie du corps de filière. En opérant de la sorte, on réduit dans d'importantes proportions le refroidissement du corps de filière et on accroît d'autant celui du profilé sortant du corps de filière. L'expérience montre que c'est la conjugaison de ces deux effets qui permet d'accroitre la vitesse de filage sans pour autant tomber dans les défectuosités constatées dans le procédé connu de refroidissement intense du corps de filière.Dans une forme préférentielle de mise en oeuvre du procédé, on forme les veines d'écoulement du fluide rdfrigdrant radialement au voisinage immédiat du corps de filière, mais avec interposition d'une nappe en matériau thermiquement isolant entre lesdites veines et ledit corps de filière et en outre, avantageusement, on assure une régulation du débit d'azote liquide admis en fonction de la température du corps de filière d'une part, et/ou de la température de lte pace environnant lesdites veines d'écoulement du fluide réfrigérant, d'autre part. On réalise ainsi une construction simple des canaux isolés thermiquement-du corps de filière et, comme l'isolant est une nappe, il assure une séparation thermique substantielle entre le réfrigérant et le corps de filière, mais, bien entendu, cette séparation thermique n'est pas parfaite et une certaine partie de l'énergie réfrigérante continue à assurer un certain refroidissement du corps de filière, cependant avec une action nettement plus faible qu'en l'absence de la nappe en matériau isolant. Cette particularité fait qu'on peut agir sur le débit de l'azote liquide pour maintenir la température du corps de filière, etXou la température de la matière avoisinant le fluide réfrigérant, à des valeurs qui sont optimales, en même temps qu'on réduit, autant qu'il est possible la consommation d'azote liquide. L'invention concerne également un dispositif de formage de profilés au moyen d'une filière, du genre incorporant des canaux de circulation d'un fluide réfrigérant, tel l'azote liquide, et dont la caractéristique réside dans le fait que les canaux sont thermiquement isolés du corps de filière et débouchent en regard immédiat de la sortie du corps de filière. Avantageusement, ces canaux de circulation d 'un fluide réfrigérant sont séparés du corps de filière par un écran thermiquement isolant s'étendant sur une face frontale de sortie du corps de tuyère. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence un dessin-annexé dans lequel - la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'une filière selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale, selon la ligne II - II de la figure 1. En se référant au dessin annexé, une filière t comprend essentiellement un corps de filière 2 et une contre-filière 3, cette dernière venant s'appuyer directement ou par un joint torique 4 sur le corps de filière 2. Le corps de filière 2 présente un débouché de filage de forme appropriée entre un noyau interne 5 et un anneau de filage 6, le débouché correspondant à la forme de la section transversale du profilé. Le noyau 5 est solidaire par des bras 7 d'une paroi 8 d'une chambre alimentatrice 9 : de même, l'anneau de filage 6 est tixé dans un épaulement 10 de ladite paroi de chambre alimentatrice 8, le tout est maintenu solidement dans un porte-filière II. Ltanneau de filage 6, de chambre alimentatrice 8 et le porte-filière il présentent à l'extérieur du débouché de filage des faces transversales frontales t2, 13, et 14, respectivement, qui sont alignés dans un même plan transversal, le joint d'étanchéité 4 étant placé dans la face frontale 14 du porte-flière 11. Contre la face frontale 12 - 13 - 14 du corps de filière 2 est appliquée une nappe en matériau isolant sous forme d'une plaque d'acier inoxydable ou de titane 15 formant écran thermique. La contre-filière 3 est encastrée dans un coulisseau porte-outil 16 et vient s'appliquer fermement sur la plaque d'isolant thermique 15 en écrasant le joint d'étanchéité 4. Cette contre-filiere 3 présente une rainure annulaire axiale 17 sur la face 18 de la contre-filière 3 qui est appliquée contre la plaque écran thermique 15, et de cette rainure partent cinq rainures radiales 19 aboutissant à une large cavité de contre-filière 20. Dans la rainure annulaire 17 débouche un élément de conduit axial 21 faisant suite à un élément de conduit radial 22 débouchant par un raccord 23 à la périphérie externe du coulisseau porte-outil 16. A ce raccord est branché une tubulure pour fluide cryogénique 24 provenant d'un réservoir de liquide cryogénique par-l'intermédiaire de vannes de sécurité, de régulation et d'isolement, le tout non représenté. On a ainsi formé avec la plaque écran t5 une couronne distributrice 24 pour un fluide cryogénique, alimentée par les éléments de conduit 22 et 23, cette couronne distributrice 24 alimentant elle-même des canaux radiaux 27, qui tous débouchent dans la paroi de la cavité de contre-filière 20' dont l'éxtension radiale est quelque peu supérieure a l'extension radiale maximale du débouché de filage défini par l'anneau de filage 6. Des capteurs de température 30 et 31 sont engagés dans des cavités radiales 32 et 33 pratiquées de part et d'autre et à faible distance de l'écran thermique 15. En cours de fonctionnement, du métal en fusion introduit dans la chambre 9 est pressé au travers de la filière et sort sous forme d'un profilé extrudé 30. Simultanément de l'azote liquide est transféré par la conduite 24 vers le raccord 23 et de là vers les conduits radial 22 et axial 21, dans lesquels l'azote liquide se vaporise au moins partiellement. Ensuite de l'azote gazeux froid, ou une émulsion d'azote liquide et d'azote gazeux, sous forme de veines de fluide réfrigérant gagne la couronne distributrice 17 et les rainures radiales 19 pour déboucher finalement à l'état encore très froid en regard du profilé extrudé 30, dès sa sortie de la filière 1. Au cours de ce transfert, les veines d'azote liquide puis gazeux assurent un refroidissement très mesuré de la filière, grâce à l'effet d'écran thermique de la plaque 15 et au contraire un refroidissement substantiel du profilé 30 à la sortie de la filière. Les capteurs de températures 30 et 31 permettent d'asservir le débit transféré d'azote liquide à la valeur optimale de température de travail de la filière. L'invention stapplique aux presses à extruder ou à filer, notamment l'aluminium et ses alliages, et d'autres matières thermiquement conductrices. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de formage de profilés au moyen d'une filière, du genre où l'on met en oeuvre un fluide réfrigérant, tel l'azote liquide, caractérisé en ce qu'on forme des veines d'écoulement dudit fluide réfrigérant en les isolant thermiquement d'un corps de filière et en conduisant le gaz réfrigérant à'état encore substantiellement froid au contact direct du profilé à sa sortie du corps de filière. 2.- Procédé de formage de profilés selon la revendication t, caractérisé en ce qu'on forme les veines d'écoulement du fluide réfrigérant radialement au voisinage immédiat du corps de filière mais avec interposition dune nappe en matériau thermiquement isolant formant écran thermique entre lesdites veines et ledit corps de filière. 3.- Procédé de formage de profilés selon la revendication I, ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'on assure une régulation du débit d'azote liquide admis en fonction de la température du corps de filière d'une part, et/ou de la température de l'espace environnant lesdites veines d'écoulement de fluide rdfri- gérant d'autre part. 4.- Dispositif de formage de profilés au moyen d'une filière, du genre incorporant des canaux de circulation d'un fluide réfrigérant, tel l'azote liquide caractérisé en ce que lesdits canaux sont thermiquement isolés du corps de filière et débouchent en regard immédiat de la sortie du corps de filière. 5.- Dispositif de formage de profilés au moyen d'une filière, selon la revendication 4 caractérisé en ce que les canaux de circulation d'un fluide réfrigérant sont séparés du corps de filière par un écran thermique s'étendant sur une face frontale de sortie du corps de tuyère. 6.- Dispositif de formage de profilés au moyen d'une filière selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'écran thermique est formé d'au moins une plaque en acier inoxydable ou en titane. 7.- Dispositif de formage de profilés au moyen d'une filière ayant une contre-filière en appui contre un corps de filière selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce qu'on interpose l'écran thermique entre le corps de filière et la contre-filière. 8.- Dispositif de formage de profilés au moyen d'une filière selon la revendication 7 caractérisé en ce que les canaux de circulation du fluide réfrigérant comprennent des parties de Ca- naux formés par des rainures pratiquées dans la contre-filière et fermées par l'écran thermique. 9.- Dispositif de formage de protilés au moyen d'une fi lièvre selon l'une quelconque des revendications 4 à 8 caractérisé en ce qu'on aménage des sondes de température dans le corps de filière et/ou la contre-filière.