Brevet FR2306754A1 — publié le 19761105

La présente invention a trait à un laminoir en vue d'amener à la cote par laminage un corps cylindrique à l'aide d'un mandrin de laminage qui est monté de façon à pouvoir tourner autour d'un axe central de rotation et qui est équipé d'un certain nombre de rouleaux qui sont prévus de façon à pouvoir être réglés radialement autour de cet axe de rotation. Des machines de ce type sont fondamentalement connues. Jusqu'ici, cependant, de tels laminoirs ont convenu seulement pour surfacer ou déformer très légèrement la pièce d'ouvrage soumise à usinage. Par exemple, le laminage d'un cylindre à paroi épaisse au moyen de rouleaux, de telle façon qu'un cylindre à paroi mince soit produit, n'a pas été directement réalisable jusqu'ici. Conformément à l'invention, cet état de choses est amélioré en munissant en outre le laminoir d'un cylindre support qui entoure le mandrin de laminage et qui est monté coaxialement à l'axe de rotation précité dans un plateau de la machine, de telle manière que la pièce d'ouvrage, constituée par le corps cylindrique précité, s'appuie par sa paroi extérieure sur la paroi interne du cylindre support. Ce cylindre support est de préférence dimensionné de sorte que son épaisseur soit au moins dix fois, mais habituellement trente à quarante fois, la paroi de la pièce d'ouvrage avant le début de l'opération de laminage, tandis que la longueur du cylindre support ainsi que celle du mandrin est choisie pour être environ trois fois la longueur de la pièce d'ouvrage dans la phase initiale d'usinage. Cette dernière valeur dépend du pourcentage de réduction à réaliser dans une opération finale. Le laminage, qui peut également etre désigné par "tournage par fluage interne", permet à des pièces d'ouvrage cylindriques d'être laminées tout en conservant leur diamètre extérieur d'une manière moins conteuse que dans le cas du procédé par extrusion. Il a été constaté que le meilleur résultat est obtenu si les rouleaux sont disposés avec leurs axes faisant en permanence un seul et même angle d'inclinaison, mesuré par rapport à l'axe de rotation du mandrin de laminage, étant avantageux de choisir cet angle d'inclinaison d'environ 40. Les rouleaux ont chacun sensiblement la forme de deux troncs de cône, dont les bases d'égales dimensions sont placées centralement l'une contre l'autre et qui sont munis sur les deux côtés d'un arbre de pivotement. La ligne de démarcation selon laquelle les deux troncs de cône se touchent l'un l'autre est légèrement arrondie. Les angles de cône et le rayon dépendant du matériau à laminer et de la réduction absolue. L'angle entre les génératrices des cônes précités peut généralement s'élever à environ 1500. Dans un laminoir selon la présente invention, les rouleaux sont ~également déplaçables axialement. Les rouleaux sont de plus échelonnés axialement. Par exemple, si un laminoir à trois rouleaux est utilisé, les rouleaux sont de préférence axialement échelonnés de telle façon que le premier rouleau produise une réduction de matière d'environ 50%, le second rouleau une réduction d'environ 35%, et le troisième rouleau une réduction d'environ 15. Le cylindre support, également appelé chemise extérieure, consiste en un tuyau massif ayant un diamètre interne égale au diamètre extérieur désiré de la pièce d'ouvrage, augmenté d'un faible jeu dont l'ordre de grandeur s'élève à 0,05 millimètre. Une épaisseur de paroi convenable choisie pour le cylindre support va habituellement de 20 à 30 millimètres. Dans le cas d'une grande longueur de ce cylindre support, il peut étre supporté sur le bâti de la machine à l'aide d'un appui. Le mandrin à utiliser est muni d'une surface de roulement conique pour les arbres de pivotement qui sont disposés sur les deux côtés des rouleaux, laquelle surface de roulement est interrompue au milieu, cependant, par une partie ayant un diamètre plus petit pour recevoir les rouleaux. Ces rouleaux sont espacés par des segments de cage qui sont déplaçables axialement le long de guidages et montés à l'encontre d'une pression de ressort sur la bague rotative d'un palier de butée qui est ajusté sur le mandrin. Une telle réalisation de cage présente un jeu suffisant pour effectuer le réglage radial éventuel. Afin de maintenir les rouleaux ensemble, les pivots de rouleau sont saisis par des étriers de serrage montés dans chaque cas sur une extrémité d'un segment de cage, sous l'action duquel ils sont poussés contre la surface de roulement conique du mandrin. Ces étriers de serrage sont prévus sous la forme de ressorts à lame. L'extrémité postérieure d'un pivot de rouleau repose contre la bague rotative précitée du palier de butée avec laquelle la force d'avancement du mandrin est transmise au rouleau. L'extrémité antérieure d'un pivot de rouleau repose contre une bague épaulement qui est montée de façon rigide sur les extrémités des guidages précités, et en particulier sur ces extrémités écartées du palier de butée. Les deux arbres de pivotement peuvent étre combinés en un arbre unique sur lequel, dans chaque cas, un rouleau est adapté, supporté sur une bague épaulement d'une des moitiés d'arbre. En vue d'un réglage axial, un certain nombre de rondelles peuvent être placées selon les besoins entre le rouleau et la bague épaulement. Il est également possible, cependant, de fabriquer les arbres de pivotement et le rouleau d'une seule pièce. L'invention sera encore expliquée à partir d'un exemple de réalisation, en regard des dessins annexés. La Fig. 1 est une coupe longitudinale verticale à travers un cylindre support dans lequel est monté un mandrin de laminage. La Fig. 2 est une coupe transversale verticale selon la ligne Il-Il de la Fig. 1. La Fig. 3 représente en détail la partie d'un rouleau qui se trouve en contact de la paroi interne de la pièce d'ouvrage. La Fig. 4 est une représentation schématique d'un laminoir. A la Fig. 1, la référence 1 désigne le cylindre support ou chemise. Cette chemise reçoit un mandrin 2, qui est muni de deux surfaces de roulement coniques 3 et 4. Entre ces surfaces de roulement se trouve un espace 5 pour les rouleaux 6, 7 et 8. Chaque rouleau est équipé sur les deux côtés d'arbres de pivotement 9 et 10 qui peuvent effectuer un déplacement par roulement sur les surfaces d'appui 3 et 4. L'extrémité Il de chaque pivot de rouleau repose au moyen d'une bille 12 contre un épaulement 13 qui est prévu sur les extrémités de trois guidages axiaux 14. L'autre extrémité de ce guidage est ajustée dans chaque cas dans la bague rotative 15 du palier de butée 16. Ce palier de butée est retenu à l'aide d'un écrou 17 et d'un écrou de blocage 18, fixés tous les deux au moyen d'un filetage 19 à la tige de fixation 20 du mandrin 2. Deux rangées de segments de cage 21 et 22, dont seulement un de chaque rangée est représenté à la Fig. 1, sont montées, déplaçables axialement sur les guidages 14. Les deux segments de cage sont séparés par un tube entretoise 23, tandis qu'un ressort qui repose contre l'épaulement 13 appuie contre le segment de cage 21. Cet épaulement est fixé au moyen d'un écrou 25 et d'un filetage 26 sur un cylindre 27, qui est supporté à rotation à l'aide de paliers 28 et 29 sur l'extrémité du mandrin 2. De cette manière, le pivot 10 peut tourner pratiquement sans déviation sur la surface de roulement conique 4, tandis que le pivot 9 peut pareillement tourner presque entièrement sur la surface de roulement 3, en dépit de la différence de diamètre entre les surfaces de roulement 4 et 3. On prend en outre la précaution que les cônes d'appui et le rouleau de tournage par fluage soient choisis de sorte que les axes centraux se rejoignent en un point. La situation illustrée à la Fig. 1 représente l'opération de laminage selon le procédé de laminage classique dit par montée. Ceci signifie que le matériau déformé se déplace axialement dans le même sens que le déplacement axial du mandrin. La Fig. 2 représente plus clairement en coupe transversale comment les segments de cage 22, dont seulement un est représenté, sont disposés entre les pivots de rouleau, de telle sorte qu'un étrier de serrage élastique 31, fixé par des vis 32 sur l'extrémité d'un segment de cage, maintient les pivots de rouleau serrés en position contre les surfaces d'appui coniques. Un fluide de refroidissement peut être délivré par l'intermédiaire d'un canal 33 au coeur du mandrin, lequel canal se subdivise en trois canaux 34, 35 et 36, de sorte qu'un jet de réfrigérant puisse dtre dirigé sur chaque rouleau. La Fig. 3 représente à plus grande échelle comment le rouleau 6 est formé exactement. Dans le mode de réalisation illustré, le rouleau est fixé à frottement dur sur la partie légèrement agrandie 37 du pivot de rouleau 9. Ce rouleau repose contre une bague épaulement 38, qui fait corps avec le pivot 10. Un certain nombre de rondelles 39 peuvent être disposées entre le rouleau 6 et la bague épaulement 38. Le rouleau possède sur son côté postérieur un angle de jeu 40. L'angle global entre les faces coniques 41 et 42 du rouleau embrasse un angle 43. Un filetage est formé le long de la ligne 44 où les surfaces coniques 41 et 42 se rencontrent. La figure indique que la pièce d'ouvrage 45 subit une réduction d'épaisseur de paroi 46 dès que la tige 20 du mandrin 2 est soumise à une force d'avancement dirigée de la droite vers la gauche. La Fig. 4 représente enfin schématiquement un laminoir 47 sur lequel un cylindre support ou chemise 1 est saisi entre les mâchoires 48, 49 du plateau 50 (également appelé mandrin). La référence 51 désigne le produit encore à laminer, et 45 le produit laminé. La situation représentée montre un laminage selon le procédé dans lequel le matériau déformé se déplace dans le sens opposé au trajet parcouru par le mandrin. REVENDICATIONS 1. Laminoir pour amener à la cote par laminage un corps cylindrique à l'aide d'un mandrin de laminage qui est monté de façon à pouvoir tourner autour d'un axe central de rotation et qui est équipé d'un certain nombre de rouleaux qui sont prévus réglables radialement autour de cet axe de rotation, caractérisé en ce que le laminoir est en outre muni d'un cylindre support qui entoure le mandrin de laminage et qui est monté coaxialement à l'axe de rotation précité dans un plateau de la machine, de telle façon que la pièce d'ouvrage, constituée par le corps cylindrique précité, s'appuie par sa paroi extérieure sur la paroi interne du cylindre support. 2. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi du cylindre support est au moins dix à trente fois plus épaisse que la paroi de la pièce d'ouvrage. 3. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rouleaux ont leurs axes faisant en permanence un seul et même angle d'inclinaison par rapport à l'axe de rotation du mandrin de laminage. 4. Laminoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison s'élève à 40 5. Laminoir selon la reventication 3, caractérisé en ce que les rouleaux ont chacun sensiblement la forme de deux troncs de cône, dont les bases sont placées centralement l'une contre l'autre et qui sont munis sur les deux cotés d'un pivot de rouleau. 6. Laminoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque rouleau présente un angle de jeu par rapport à la paroi interne cylindrique de la pièce d'ouvrage sur le côté du cône postérieur, c'est-à-dire sur le côté à partir duquel le mandrin de laminage est soumis à un mouvement d'avancement. 7. Laminoir selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle de jeu s'élève à environ 11 , selon le matériau et la réduction absolue. 8. Laminoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que les génératrices des canes s'entrecoupent sur le cercle de la base commune selon un angle d'environ 1500. 9. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à la fois le cylindre support et le mandrin sont environ trois fois plus longs que la pièce d'ouvrage dans la phase initiale d'usinage. 10. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre support est supporté sur le bâti du laminoir à l'aide d'un appui. 11. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mandrin est muni d'une surface de roulement conique pour des arbres de pivotement qui sont disposés sur les deux côtés des rouleaux, laquelle surface de roulement est interrompue à proximité des rouleaux par une partie ayant un diamètre plus petit. 12. Laminoir selon la revendication Il, caractérisé en ce que les rouleaux sont espacés par des segments de cage qui sont déplaçable axialement le long de guidages et montés à l'encontre d'une pression de ressort sur la bague rotative d'un palier de butée qui est ajusté sur le mandrin. 13. Laminoir selon la revendication 12, caractérisé en ce que les pivots de rouleau sont poussés contre la surface de roulement conique du mandrin par des étriers de serrage montés sur une extrémité d'un segment de cage. 14. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité postérieure d'un pivot de rouleau repose contre la bague rotative précitée du palier de butée. 15. Laminoir selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'extrémité antérieure d'un pivot de rouleau repose contre une bague épaulement qui est montée de façon rigide sur les extrémités des guidages précités, lesquelles extrémités sont écartées du palier de butée. 16. Laminoir selon la revendication 5, dans lequel les pivots sur les deux côtés d'un rouleau sont réunis pour former un pivot unique, caractérisé en ce qu'un rouleau enserre à force un pivot et repose, avec des rondelles intermédiaires qui peuvent etre nécessaires dans le but d'un déplacement axial, contre un épaulement sur la moitié postérieure du pivot. 17. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rouleaux sont également déplaçables axialement. 18. Laminoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rouleaux se succédant circonférentiellement sont échelonnés axialement, de sorte que chaque rouleau contribue à la déformation globale (réduction) du matériau de la pièce d'ouvrage. 19. Laminoir selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'un rouleau produit la majeure partie de la déformation, tandis que les rouleaux subséquents provoquent une partie plus petite de la déformation.