Brevet FR2429626A1 — publié le 19800125

La présente invention a trait à un procédé pour le traitement de la matière constitutive d'un tube métallique recuit de section circulaire et d'un diamètre extérieur allant jusqu a 40 rmn, en particulier un tube en acier, enroulé par exemple sur un dévidoir sous forme d'une couronne à limite dtécoulement prononcée et destiné à être mis en oeuvre ultérieurement en tant que tube droit après avoir été étendu dans un plan, ainsi qu'à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Des tubes métalliques sont lors de leur fabrication fréquemment enroulés sous la forme d'une couronne puisqu'ils peuvent ainsi être plus facilement stockés et transportés en présentant notamment un encombrement réduit. Dans la mesure où les tubes métalliques doivent être mis en oeuvre en tant que tubes droits après avoir été enroulés, il faut d'abord les étendre dans un plan. lie tube métallique mentionné plus haut est soumis, après les premières phases de sa fabrication, à un traitement thermique consistant en un recuit de recristallisation. Un tel recuit sert en particulier à annuler ltécrouissage produit au cours des phases de fabrication précédentes et qui est souvent indésirable lors de la mise en oeuvre subséquente. le recuit peut cependant à son tour conférer une limite d'écoulement plus ou moins prononcée au tube métallique enroulé sous forme de couronne. Ceci est illustré à la figure 1 des dessins annexés qui représente graphiquement la contrainte (ordonnée) en fonction de l'allongement (abscisse) pour un tube métallique recuit tant dans le cas où celui-ci présente une limite d'écoulement prononcée que dans le cas contraire. La courbe du graphique contrainte-allongement illustre les propriétés mécaniques du tube métallique recuit enroulé présentant une limite d'écoulement prononcée. Dans ce cas il convient de distinguer une limite d'écoulement supérieure so et une limite d'é coulement inférieure #CfSu lorsque la contrainte dépasse la limite d'écoulement supérieure or So la déformation plastique commence à se produire, la contrainte nécessaire à celle-ci descendant jusqu'à la limite d'écoulement inférieure dSu. La contrainte ne recommence à croitre que poLir des allongements plus importants.La variation correspondante de l'allongement est désignée par * F et peut être interprétée à l'aide de la théorie de dislocation. La déformation du tube métallique recuit enroulé présentant une limite d'écoulement prononcée s'effectue, après dépassement de la limite d'écoulement supériellre orSO , non pas de façon homogène sur tout le titbe métallique mais de façon localisée sous la forme de bandes relativement étroites se propageant sur le tube et ape- lées bandes ou lignes de Büders. Ces bandes sont également appelées lignes d'écoulement. Lorsque le tube métallique recuit enroulé présentant une limite d'écoulement prononcée est étendu dans un plan pour être mis en forme de tube droit, l'écoulement local non uniforme se manifeste non seulement sous la forme de lignes d'écoulement mais aussi par la formation brusque de coudes successifs dans le tube métallique. La forme ondulée ainsi communiquée à la surface extérieure du tube est illustrée à la figure 2. Sur celle-ci est désignee par la flèche X la force de traction exercée lors du dépliement. Cette formation de lignes d'écoulement et de coudes à la surface extérieure du tube métallique étendu sous forme de tube droit détériore souvent de manière indésirable l'aspect extérieur du tube. Elle rend en outre plus difficile par exemple la réalisation d'une couche de vernis lisse ou d'un revêtement déposé par voie électrolytique. En conséquence, la présente invention crée un procédé du genre mentionné plus haut pour le traitement de la matière constitutive d'un tube métallique recuit, en particulier un tube en acier, enroulé par exemple sur un dévidoir sous la forme d'une cal ronne à limite d'écoulement prononcée et destiné à être mis en oeuvre ultérieurement en tant que tube droit après avoir été étendu dans un plan, lequel procédé interdit ou tout au moins diminue la formation de lignes d'écoulement et de coudes à la surface extérieure du tube lors du dépliement du tube métallique. Il s'agit en outre de créer un dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé et comprenant un outil de déformation qui présente une ouverture à section décroissante et auquel est associé un dispositif d'étirage. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention pour ce qui concerne le procédé consiste en ce que le tube métallique, avant d'être étendu, est tiré à travers une ouverture d'outil se rétrécissant dans le sens d'étirage de façon à être soumis à une transformation par traction et-compression consistant en une déformation à froid à l'état de corps creux qui a pour effet de réduire le diamètre extérieur du tube d'une quantité allant jusqu'à 4 %. L'application du procédé suivant l'invention permet de sup- primer au moins dans une large mesure la tendance à la formation de lignes d'écoulement et de coudes ; en effet, ce procédé influe sur la limite d'écoulement de telle manière que la limite d'écoulement prononcée et l'allongement E F correspondant à celle-ci se trouvent sensiblement sinon complètement annulés. Par conséquent, après le traitement suivant l'invention, les propriétés mécaniques du tube métallique recuit ne sont plus celles définies par la courbe 1 du graphique contrainte-allongement de la figure 1, comme c'était le cas avant ce traitement, mais par exemple celles définies par la courbe Il de cette figure. La coiirbe Il présente une allure régulière. En étant étendu, le tube métallique recuit se déforme de façon homogène et ce également au niveau de la limite d'écoulement. Si le tube métallique recuit enroulé sous forme de couronne est transformé en un tube droit, en étant étendu dans un plan, après avoir subi le traitement suivant l'Invention, la surface extérieure du tube se trouve sensiblement améliorée du fait que tant la formation de lignes d'écoulement que l'apparition nette de coudes se trouvent diminuées sinon totalement supprimées. il en est ainsi aussi bien pour des tubes métalliques,en particulier des tubes en acier, soudés que sans soudure. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention la d6- formation à froid à l'état de corps creux se réalise par étirage à glissement, ctest-à-dire en tirant le tube métallique à travers un outil d'étirage, généralement d'un seul tenant, qui est fixe dans la direction d'étirage et ne comporte pas d'outil intérieur. il est recommandé d'effectuer l'étirage à glissement à l'état de corps creux en amenant un lubrifiant à l'outil d'étirage. le lubrifiant permet d'obtenir des conditions de frottement favorables lors de la transformation et awshe par exemple des soudages à froid ou reprises. Suivant un autre mode de réalisation préféré de l'inventior la déformation a froid à 11 état de corps creux se réalise par étirage au moyen de cylindres. Pour ce qui concerne le dispositif la solution apportée au problème suivant l'invention, dans la mesure où la déformation à froid à l'état de corps creux se réalise par étirage à glissement, consiste en ce que l'outil de déformation est constitué par une matrice à étirer, fermée en direction périphérique, qui est fixe dans la direction d'étirage et à laquelle fait suite l'équipement de traction. Habituellement la matrice à étirer est fixe non seulement dans la direction d'étirage mais en outre par rapport à l'axe du tube. Or, suivant une autre caractéristique de la présente invention, il est associé à la matrice à étirer un mécanisme de commande permettant de faire tourner la matrice à étirer de façon continue autour de l'axe du tube. Le fait que la matrice à étirer puisse tourner a surtout pour avantage que la formation de stries sur la périphérie extérieure du tube métallique à déformer par suite d'impuretés en forme de particules, qui pourraient entrer dans la fente entre le tube métal3ique et la matrice à étirer, est exclue. Si un lubrifiant est amené à l'outil d'étirage lors de l'étirage à glissement, la rotation de la matrice à étirer assure en outre un refroidissement uniforme de la pièce et de l'outil. De surcroit la rotation de la matrice d'étirage réduit le risque de reprises. il peut être recommandé de combiner la matrice d'étirage avec une machine de mise en oeuvre ultérieure de tubes située en aval, auquel cas l'équipement de traction faisant suite à la matrice d'étirage fait partie de la machine de mise en oeuvre ultérieure. Dans ce cas la matrice d'étirage est placée dans la zone de transition entre le tube métallique courbé et le tube droit. Etant donné que la matrice à. étirer sert alors en même temps à permettre au tube métallique enroulé d'être étendu sous forme de tube droit, le coût de fabrication et les frais d'entretien du dispositif se trouvent réduits. Dans ce dispositif où la déformation à froid à l'état de corps creux se realise par étirage à glissement la force de transformation est produite au moyen de l'équipement de traction par l'intermédiaire de la pièce elle-même. En tant qu'équipement de traction peut être utilisé par exemple un tambour d'étirage sur lequel le tube métallique est à nouveau enroulé après avoir quitté la matrice à étirer. le tube métallique n'est alors étendu sous forme de tube droit en vue d'être mis en oeuvre ultérieurement qu'après avoir été déroulé du tambour d'étirage. Un grand avantage du dispositif décrit ci-dessus réside en ce qu'il permet de travailler sur le principe de l'étirage par tambour, ce qui permet d'atteindre des vitesses élevées en ce qui concerne le traitement de la matière constitutive du tube.En outre, ce mode de traitement ne nécessite qu'un faible nombre de crochets d'étirage. D'autre part,on peut aussi utiliser comme équipement de traction le chariot d'un banc à étirer, une ou plusieurs pinces d'étirage étant prévues sur le chariot. La-solution apportée au problème posé suivant l'invention pour ce qui concerne le dispositif, dans la mesure où la déformation à froid à l'état de corps creux est effectuée par étirage au moyen de cylindres, consiste en ce que l'outil de déformation est constitué par un laminoir réducteur comportant des cylindres cal i- brés. Le laminoir réducteur est constitué de préférence par une première cage de laminoir et au moins une seconde cage de laminoir faisant suite dans le sens d'étirage à la prerllère, au moins ces deux cages de laminoir ayant leurs cylindres calibreurs décalés les uns par rapport aux autres de 900. Dans ce cas la première cage de laminoir suffit de préférence à elle seule à réduire le diamètre extérieur du tube métallique d'une quantité allant jusqu'à 4 %.Dans la mesure où le tube métallique subit au niveau de la première cage de laminoir, outre cette réduction de diamètre, une ovalisation il est ensuite généralement soumis, dans la cage de laminoir ou les cages de laminoir faisant suite à la première cage de laminoir dans le sens d'étirage, à une mise en forme ultérieure lors de laquelle la section du tube est rendue circulaire. Comme dans le cas de l'étirage à glissement, il est également prévu pour l'étirage au moyen de cylindres, suivant une autre caractéristique de l'invention, de combiner le dispositif avec une machine de mise en oeuvre ultérieure située en aval, auquel cas l'équipement de traction faisant suite au dispositif fait partie de la machine de mise en oeuvre ultérieure.Dans ce cas et aussi dans d'autres cas, par exemple lorsque la première cage de laminoir est suivie de cylindres d'un laminoir réducteur aptes à conférer au tube un profil de forme non circulaire, les cylindres de la dernière cage de laminoir 6b peuvent le plus souvent être entrainés en rotation par un mécanisme de commande. Cependant, suivant une caractéristique préférée de l'invention, au moins les cylindres d'une cage de laminoir, de préférence au moins les cylindres de la première cage de laminoir sont équi pés d'un mécanisme de commande les entratnant en rotation Les cylindres du laminoir réducteur servent alors non seulement à transformer le tube métallique par traction et compression mais aussi à appliquer la force de traction à la pièce. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention les cylindrs du laminoir réducteur peuvent enfin en même temps servir d'équipement de cintrage. Un laminoir réducteur ainsi conçu est prévu par exemple pour de plus fortes dimensions de la partie mentionnée du tube. L'invention est expliquée ci-dessous à l'aide des dessins annexés dans lesquels la figure 1 est un graphique représentant la contrainte en fonction de l'allongement pour un tube métallique recuit tant dans le cas où celui-ci présente une limite d'écoulement prononcée que dans le cas contraire la figure 2 représente schématiquement la façon dont un tube métallique recuit enroulé se présente lorsqu'il est tiré d'un dévidoir la figure 3 représente schématiquement un dispositif suivant l'invention pour l'étirage à glissement à l'état de corps creux ; et la figure 4 représente schématiquement un dispositif suivant l'invention pour l'étirage à l'état de corps creux au moyen de cylindres. A la figure 1 sont illustrées les propriétés mécaniques d'un tube métallique en acier recuit et enroulé présentant une section circulaire et un diamètre extérieur de 10 mm. lia courbe I du graphique contrainte-allongement représenté à la figure 1 montre une limite d'écoulement prononcée comportant une limite d'écoulement supérieure frsO , une limite d'écoulement infé rieure #Su ainsi qu'un allongement accru F correspondant à lacorre F sponaant à la limite d'écoulement prononcée.Si, avant d'être étendu, le tube métallique est tiré à travers une ouverture d'outil se rétrécissant dans le sens d'étirage de façon à être soumis à-une transformation par traction et compression consistant en une déformation à froid à l'état de corps creux qui a pour effet de réduire le diamètre extéa rieur d'environ 2,5 %, la limite d'écoulement prononcée et l'allongement F correspondant à cette dernière se trouvent complètement annulés. lie rapport contrainte-allongement est alors défini par la courbe II de la figure 1 qui présente sur toute son étendue une allure régulière. La figure 2 représente un tube métallique recuit désigné dans son ensemble par 1 et en#roulé sur un dévidoir de façon à former une couronne. le tube métallique 1 est illustré tel qu'il est déroulé du dévidoir 2 par l'application d'une force de traction X, en étant guidé au moyen des rouleaux 3. Ainsi que la figure le montre, au cours de ltopération consistant à tirer le tube métallique 1 du dévidoir et à l'étendre en même temps dans un plan de façon à obtenir un tube droit il se forme successivement des coudes le long de l'axe du tube de sorte que la surface extérieure de celui-ci présente une forme ondulée. S'il s'agit, comme représenté à la figure 3, de soumettre le tube métallique 1 à un étirage à glissement à l'état de corps creux, le tube métallique 1 est tiré, en exerçant une force de traction X, à travers l'ouverture d'une matrice à étirer 4, cette ouverture se rétrécissant dans le sens d'étirage. la force de trac tion est produite par un équipemerrt de traction non représenté. Com- me la figure le montre, la matrice à étirer 4 se trouve dans la zone de transition entre le tube cintré 1 et le tube droit. Dans le cas de l'étirage à l'état de corps creux au moyen de cylindres, illustré à la figure 4, la matrice à étirer 4 est remplacée par un laminoir réducteur 5 comprenant deux cages de laminoir 6a et 6b placées l'une à la suite de l'autre. les cages de laminoir 6a , 6b comportent chacune une paire de cylindres, les deux paires de cylindres sont décalées l'une par rapport à l'autre de 900 de sorte que le laminoir réducteur comporte deux calibreurs décalés l'un par rapport à Autre de 900. le nombre de cages de laminoir-à provoir est fonction de la dimension des tubes, de la matière constitutive de ceux-ci et du fait de savoir si les cages de laminoir faisant suite à la première cage de laminoir doivent remplir un rôle de mise en forme particuliere REV9IIDICATIONS 1 - Procédé pour le traitement de la matière constitutive d'un tube métallique recuit de section circulaire et d'un diamètre extérieur de 40 mm au maximum, en particulier un tube en acier, enroulé par exemple sur un dévidoir sous la forme d'une couronne à limite d'écoulement prononcée et destiné à être mis en oeuvre ultérieurement en tant que tube droit après avoir été étendu dans un plan, caractérisé en ce que le tube métallique, avant d'être étendu, est tiré à travers une ouverture d'outil se rétrécissant dans le sens d'étirage de façon à être soumis à une transformation par traF tion et compression consistant en une déformation à froid à l'état de corps creux qui a pour effet de réduire le diamètre extérieur du tube métallique d'une quantité allant jusqu'à 4 %. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé-en ce que la déformation à froid à l'état de corps creux s'effectue par étirage à glissement. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'étirage à glissement s'effectue en amenant un lubrifiant à l'outil d'étirage. 4- Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que la déformation à froid à l'état de corps creux s'effectue par étirage au moyen de cylindres. 5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 2 ou 3, comprenant un outil de déformation qui présente une ouverture à section décroissante et auquel est associé un équipement de traction, caractérisé en ce que outil de déformation est constitué par une matrice à étirer (4) , fermée en direction périphérique, qui est fixe dans la direction d'étirage (X) et en aval de laquelle est placé l'équipement de traction. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la matrice à étirer (4) est équipée d'un mécanisme de commande permettant de faire tourner la matrice (4) en continu autour de l'axe du tube. 7 - Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu I il est combiné avec une machine de mise en oeuvre ultérieure de tubes qui lui fait suite, l'équipement de traction situé en aval faisant partie de la machine de mise en oeuvre ultérieure. 8 - Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que dans la zone située derrière la matrice à éti rer (4) dans le snns d'étirage (X) mais avant ltéquipemont de traction situé en aval est prévu un outil de déformation à froid additionnel. 9 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 4, comprenant un outil de déformation qui présente une ouverture à section décroissante et auquel est associé un équipement de traction, caractérisé en ce que l'outil de déformation est constitué par un laminoir réducteur (5) comportant des cylindres calibrés 10 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le laminoir réducteur (5) est constitué par une première cage de laminoir (6a) et au moins une seconde cage de laminoir (6b) faisant suite à la première cage de laminoir dans le sens d'étirage, au moins la première cage de laminoir (6a) et la seconde cage de laminoir (6b) faisant suite à celle-ci présentant des calibreurs décalés entre eux de 900. 11 - Dispositif suivant la revendication 8 ou- 9, caractérisé en ce qu'au moins les cylindres d'une cage de laminoir de préférence au moins les cylindres de la première cage de laminoir (6a) , sont entraînés en rotation par un mécanisme de commande. 12 - Dispositif suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'au moins les cylindres de la dernière cage de laminoir (6b) sont entrarnés en rotation par un mécanisme de commande. 13 - Dispositif suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la première cage de laminoir est suivie de cylindres d'un laminoir réducteur qui sont aptes à conférer au tube un profil non circulaire. 14 - Dispositif suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce au ' il est combin! avec une machine de mise en oeuvre ultérieure de tubes qui lui fait suite, l'équipement de traction situé en aval faisant partie de la machine de mise en oeuvre ultérieure. 15 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les cylindres du laminoir réducteur (5) servent en même temps d'équipement de cintrage.