Brevet FR2261832A1 — publié le 19750919

La présente invention se rapporte a la coupe par friction d'articles tels que des tubes ou barres d'acier. Dans son stade actuel, la coupe par friction représente l'aboutissement d'une évolution progressive portant sur de nombreuses années. A l'origine, la découpe par friction était basée sur la production de chaleur dans l'ouvrage a découper par contact de frottement avec le bord d'un disque rotatif, d'un ruban ou d'un fil d'acier entrainé à très grande vitesse de façon que la chaleur déga gée se propage rapidement dans l'ouvrage tout en se dissipant de outil de coupe en raison de la courte durée de son contact par rapport a la durée totale du cycle, La coupe par cette méthode est satisfaisante pour les faibles sections sans préparation spéciale du tranchant, mais les problèmes de découpage par friction deviennent plus importants avec l'accroissement de l'épaisseur de la pièce à découper. Des problèmes tels que l'augmentation de la durée de contact de l'outil de coupe avec la pièce et les moyens d'évacuation des particules de métal de la zone de coupe, doivent être résolus. La première solution a consisté à pratiquer des entailles manuellement au burin dans le bord de disques circulaires, et ceci a conduit à la réalisation de lames plus classiques en dents de scie et en V . La gamme des épaisseurs qu'on pouvait découper s'en trouva augmentée, et la roue dentée circulaire devint l'outil de découpage par friction le plus répandu. Il s'est révélé que la lame circulaire à dents est d'un emploi limité lorsqu'il s'agit de couper l'acier tubulaire et d'autres pièces de forte épaisseur, et que des problèmes découlent de la très grande surface de contact obtenue lors de la pénétration dans des tuyauteries de grand diamètre à parois épaisses. Des difficultés proviennent du bourrage des espaces entre les dents par les particules de métal enlevées de la pièce à découper au cours de l'entaille initiale, ce phénomène diminuant beaucoup l'efficacité de la lame vers la fin du cycle de découpage. Plusieurs théories ont été avancées pour expliquer l'action de la coupe par friction et la fonction des espaces entre dents. D'après l'une de ces théories'les espaces entre dents amènent de l'air dans la zone de coupe, ce qui favorise l'oxydation des particules de métal enlevées. Il a également été suggéré que la scie à friction a pour effet de pénètrer dans la section à découper grâce à la chaleur dégagée. Bien que ces théories puissent être fondées, il n'en reste pas moins que la forme en dent de scie ou en V interrompt la continuité de la surface de frottement et diminue le rendement calorifique du disque à friction. Par ailleurs, la non continuité du tranchant se traduit par un contact par àcoups des dents avec la pièce.Ces à-coups peuvent intervenir à raison de 11.000 à 13.000 par seconde, ce qui se situe bien à l'inte- rieur de la gamme des fréquences audibles. L'invention a' pour but de fournir un outil et un procédé de coupe par friction perfectionnés. Suivant l'une des caractéristiques de l'invention, l'outil de coupe par friction comporte un tranchant de forme générale régulière afin de maintenir un contact à peu près constant avec la pièce à découper, et au moins l'une des faces latérales de cet outil comporte des gorges ou des évidements qui s'étendent dans le tranchant, le fond de ces gorges ou évidements présentant une inclinaison générale par rapport à ladite face latérale Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les gorges ou évidements sont prévus dans les deux faces latérales de l'outil et les gorges ou evidements de l'une des faces étant alternés avec ceux de l'autre face de façon que le tranchant passe alternativement d'une face à l'autre de l'outil sur toute sa longueur. Les gorges ou évidements peuvent être équidistants sur chacune des faces de l'outil. Le tranchant peut présenter une forme en zig-zag et peut être plat ou concave d'un bord a l'autre. Il est facile de réaliser les gorges dans l'une des faces de l'instrument, par usinage ou taillage. Le disque représente une forme commode de l'instruuent, et les gorges ou évidements sont disposés radialement sur celui-ci. Le tranchant du disque se présente sous la forme d'une surface continue ou presque continue allant d'une face à l'autre du disque suivant un certain pas qui sera fonction du type de matériau à découper ainsi que de la largeur et du diamètredu disque. Le procédé de coupe par friction suivant l'invention comportant l'utilisation de l'outil de coupe perfectionné ci-dessus consiste à mettre le tranchant de l'outil en contact avec la pièce à découper, à déplacer la pièce et le tranchant l'un par rapport à l'autre tout en les maintenant en contact, et à envoyer un courant d'oxygène ou d'air enrichi d'oxygène vers l'outil de façon que ce courant aboutisse à l'endroit où le tranchant est en contact avec la pièce. Dans le cas d'emploi d'un disque de coupe, le courant gazeux peut être dirigé sur les extrémités radiales internes des gorges ou des évidements pour que ce courant atteigne le point de coupe sous l'effet de la force centrifuge. L'invention est représenté schématiquement à titre d'exemple non limitatif sur le dessin annexé dans lequel La Fig. 1 est une vue de coté d'une partie d'un disque de coupe par friction ; La Fig 2 est une vue latérale à plus grande échelle d'une partie du disque de la Fig.1 la Fig.3 est une vue suivant la flèche III de la Fig.2,et la Fig.4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la Fig.2 On a représenté au dessin un disque 5 de coupe par friction comportant un tranchant 6. Ce disque comporte un trou 7 en son centre permettant de réaliser son montage en vue de son entraîne- ment en rotation par un moteur (non représenté). Le disque comporte au voisinage de sa périphérie et sur chacune de ses faces latérales une série de gorges ou d'évidements 8 très proches les uns des autres et disposés sur tout son pourtour. Les gorges sont d'une forme à peu près#pyramidale dans la vue latérale de la Fig.2.Comme on lla représenté à la Fig.4, le fond g des gorges 8 est incurvé et présente une inclinaison générale par rapport au plan de la face latérale correspondante du disque, la profondeur de ces gorges s'accentuant vers le tranchant 6. Les faces latérales 10 des gorges 8 sont à peu près planes, la section de ces gorges présentent une forme générale en V. Les gorges 8 sont disposées à peu près radialement sur le disque, et sont décalées ou alternées d'une façe à l'autre de celuici, et elles aboutissent au tranchant 6 en pénétrant assez profondément dans la largeur de ce dernier, ce qui lui donne une forme en zig-zag qu'on peut voir clairement à la Fig.3. La surface du tranchant est néanmoins une surface régulière et continue d'un rayon constant. On peut apporter de nombreuses modifications au mode de réalisation illustré de l'invention en vue de satisfaire à certaines exigences de l'outil de coupe et de l'ouvrage. Ainsi, par exemple, les gorges peuvent être disposées de façon à déboucher sur la face opposée de l'outil, au niveau ou au voisinage du tranchant les fonds de ces gorges peuvent être rectilignes au lieu d'être incurvés, et leurs faces latérales peuvent être incurvées au lieu d'être rectilignes ou disposées sous diffXrents angles par rapport aux faces du disque ; et les gorges peuvent être déportée radialement par rapport au disque. On peut améliorer l'efficacité du découpage réalisé par l'outil en dirigeant sur le tranchant à son point de coupe, un courant d'oxygène ou d'air enrichi d'oxygène. Dans le mode de réalisation de l'outil décrit ci-dessus, ce courant serait de préférence dirigé sur les extrémités internes des gorges ou à proximité de ces dernières, (au moyen d'une tuyauterie par exemple), de telle façon que la force centrifuge et la configuration des gorges fassent passer l'oxygène ou le mélange gazeux au point de coupe. Les avantages de l'outil de coupe par friction décrit cidessus sont les suivants 1 - les gorges s'opposent à l'accumulation et à la retenue de particules de matières provenant de la surface de l'ouvrage, et ceci, plus particulièrement, en raison du fait que le fond des gorges est incliné par rapport aux faces latérales du disque et ne tend pas par conséquent à retenir ces particules; 2 - le tranchant continu ou presque continu de l'outil permet d'abaisser le niveau de bruit général habituellement associé aux outils de coupe par friction; 3 - de par leur configuration, les gorges provoqueront un écoulement de l'air, d'oxygène ou d'un mélange d'air et d'oxygène vers la face travaillante 4 - la configuration permet d'accroître la gamme des épaisseurs pouvant être découpées par friction; ; 5 - l'outil peut être remis en état plusieurs ois par simple moulage du pourtour du disque 6 - étant donné que les effets de l'usure n'affectent pas la forme du tranchant que marginalement, le disque peut servir un plus grand nombre de fois entre les opérations de remise en état, le temps perdu en remplacement des lames se trouvant ainsi réduit. On peut envisager l'utilisation de l'invention dans la coupe à chaud dans lequel cas la coupe par friction serait exécutée dans une pièce préalablement chauffée à une température élevée de façon à imposer des conditions moins sévères de travail au disque de coupe et à son dispositif moteur d'entraînement. REVENDICATIONS 1 - Outil de coupe par friction possédant un tranchant qui est de forme générale régulière de façon qu'il soit en contact à peu près constant avec la pièce à couper, caractérisé en ce qu'au moins l'une de ses faces latérales comporte des gorges ou évidements aboutissant au tranchant, le fond de ces gorges ou évidements présentant une inclinaison générale par rapport à ladite face latérale de l'instrument. 2 - Outil de coupe par friction suivant la revendication 1 caractérise en ce qu'il est prévu des gorges ou evidements sur les deux faces latérales de l'instrument avec disposition alternée de ces gorges ou évidements d'une face sur l'autre, de façon que le tranchant passe alternativement d'une face à l'autre sur toute sa longueur. 3 - Outil de coupe par friction suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les gorges ou évidements sont disposés suivant le même espacement de part et d'autre du tranchant. 4 - Outil de coupe par friction suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le tranchant présente une configuration en zig-zag. 5 - Outil de coupe par friction, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tranchant est plat sur sa largeur 6 - Outil de coupe par friction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tranchant est concave sur sa largeur. 7 - Outil de coupe par friction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un disque et qu'il comporte des gorges ou évidements disposés radialement. 8 - Outil de coupe par friction, suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le rayon du tranchant est à peu près constant. 9- Outil de coupe par friction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il-est adapté pour assurer l'alimentation en oxygène ou en air enrichi d'oxygène, du tranchant au point de coupe. 10 - Procédé de coupe par friction, comportant par application de l'outil de coupe suivant l'une quelconque des revendications I à 9, et caractérisé en ce qu'il consiste à mettre le tran chant de l'outil en contact avec la pièce à couper, à assurer le déplacement relatif de la pièce et du tranchant tout en maintenant ce dernier en contact avec la pièce, et à assurer l'écoulement d'un débit d'oxygène ou d'air enrichi d'oxygène vers le point où le tranchant est en contact avec la pièce. 11 - Procédé suivant la revendication 10, et comportant application du disque de coupe suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le courant d'oxygène ou d'air enrichi d'oxygène est dirigé vers les extrémités radiales intérieures des gorges ou évidements de façon que ledit courant atteigne le point de coupe sous l'effet de la force centrifuge.