Brevet FR2475426A1 — publié le 19810814

L'invention a pour objet un procédé perfectionné de réalisation de fils métalliques par action combinée d'étirage et de laminage et s'ap- plique plus particulièrement à la réalisation de fils obtenus par filage d'un même lingot de métal. Pour la réalisation de fils métalliques et plus spécialement de fils en métaux non ferreux tels que le cuivre, l'aluminium ou le laiton, on utilise généralement une presse à filer. Dans la méthode dite de filage direct, un lingot de métal chaud ou billette est placé à l'intérieur d'un conteneur fixe dont le fond est muni d'une filière au diamètre voulu. Par l'autre extrémité du conteneur on introduit un fouloir qui oblige le métal de la billette à passer par la filière en formant le fil. Dans la méthode dite de filage inverse, le fouloir est constitué par une colonne tubulaire fixe portant la filière à son extrémité. Le lin- got est placé dans un conteneur sur lequel s'appuie une traverse mobile ac- tionnée par un vérin qui provoque l'enfilement du conteneur sur le fouloir avec formation du fil. Dans les deux cas, on est limité dans le diamètre du fil obtenu et il est difficile de descendre au-dessous d'un diamètre de 7 à 8 mm suivant la puissance de la presse. Pour réduire encore le diamètre du fil, on peut soumettre celui- ci à un laminage par passage entre une paire de galets roulant pratiquement l'un sur l'autre, chacun portant une gorge de section égale à la moitié de la section du fil que l'on désire obtenir. Si le fil sort de la filière à une vitesse V1 avec une section St et que la section de passage entre les galets est S2' le fil passe entre les galets à une vitesse de défilement V2 liée à V1 dans un rapport inverse du rapport des sections correspondantes. On a en effet V2 = S1 V1 S2 doivent Par conséquent, les galets de réduction de sectior êtie entraînés en rotation de telle sorte que leur vitesse périphérique V3 dans la gorge soit sensiblement égale à la vitesse de défilement V2 qui vient crêtre défi- nie. La Société déposante a déjà proposé, dans le brevet français 2.360. 359 déposé le 5 Août 1976 de soumettre le fil à un étirage après sa sortie de la filière, cet étirage étant provoqué par les galets de réduc- tion de section. Dans ce but, ceux-ci doivent être entrainés à une vitesse périphérique V3 supérieure à V2. De la sorte, la section du fil est rédui- te par un effet combiné de traction et de laminage. Cependant, la vitesse de sortie de la filière peut varier et c'est en particulier le cas lorsque lton réalise simultanément le filage de plusieurs fils à partir d'un même lingot au moyen de plusieurs filières juxtaposées. En effet, on a déjà observé que, dans le filage des laitons à deux veines, les vitesses de sortie des produits sont généralement diffé- rentes pour de nombreuses raisons dont les principales sont: - une différence géométrique d'origine et une déformation différente des filières, - un encrassement différent des deux filières, - et surtout une hétérogénéité de température de la billette dont le plan de symétrie de la répartition des températures dans une section n'a aucune raison, en général, de se confondre avec le plan de symétrie per- pendiculaire à l'axe commun des deux filières. Cette différence de vitesse présente un inconvénient notamment pour le bobinage des fils sur des bobi- neuses placées après la filière et dont la vitesse de rotation doit être réglée en fonction de la vitesse de défilement du fil. Jusqu'à présent, on a remarqué cependant que les différents paramètres de filage étaient sta- bilisés lors d'une série de filage et que la différence de vitesse était sensiblement répétitive d'un filage au suivant. On peut donc faire une cor- rection sensiblement constante des vitesses de rotation des bobineuses qui reçoivent les produits. Ainsi, en pratique, on peut effectuer une correc- tion de vitesse de l'ordre de plus ou moins 15 %/, autour de la vitesse moyen- ne. Mais, lorsque la section est'réduite entre deux galets, cette dif- férence de vitesse peut avoir un autre inconvénient. En effet, en cas d'augmentation de la vitesse V1 de sortie de la filière, il se produit, en amont des galets de réduction de section, un af- flux de matière qui peut conduire à la formation d'ailettes par le passage serait de l'excès de métal entre les galets de part et d'autre du fil. On donc obligé, si l'on toujours produire un étirage du fil, d'asservir la vi- tesse de rotation des galets à la vitesse V1 de sortie de la filière. L'invention a pour objet des perfectionnements qui permettent d'être sûr que le fil est toujours soumis à un effort d'étirage sans qu'il soit nécessaire que la vitesse de rotation des galets suive en permanence les variations de la vitesse de sortie de la filière. Mais l'invention s'applique tout spécialement au cas o Iton pro- duit deux fils ou plus par filage d'un même lingot. En effet, dans ce cas, les variations de vitesse de filage et par conséquent les inconvénients in- diqués sont plus grands et il faudrait asservir séparément chacune des pai- res de galets à la vitesse de sortie du fil correspondant. L'invention permet d'éviter cet inconvénient et notamment d'en- traîner simultanément les deux paires de galets d'étirage à la même vites- se. Conformément à l'invention, on donne aux galets de réduction de section une vitesse de rotation assez élevée pour que, quelles que soient les variations de la vitesse de sortie de la filière, le fil soit soumis à tout moment à un effort de traction suffisant pour provoquer une réduc- tion de la section du fil jusqu'à la section de passage entre les galets avec un écrasement juste nécessaire pour déterminer lentraînement du fil. Pour la réalisation simultanée d'au moins deux fils a, b, par fi- lage d'un même lingot de métal dans au moins deux filières juxtaposées à des vitesses V1a, V1b, chaque fil passe, selon l'invention, entre deux ga- lets de réduction de section qui sont entratnés en rotation à une même vi- tesse de telle sorte que leur vitesse périphérique soit maintenue en per- manence à une valeur supérieure à la plus grande des deux vitesses de dé- filement V2a et V2b entre les galets quelles que soient les variations des vitesses de filage V1a et V1b. Lorsque le fil est entrainé par les deux galets, sa section S2 dé- pend évidemment de la profondeur des gorges. On a indiqué que la vitesse de défilement V2 est déterminée uniquement par le rapport des sections et la vitesse de défilement V1. Par conséquent, si l'on donne aux galets une vi- tesse périphérique V3 supérieure à V2, on effectue une traction qui provoque une striction ayant pour effet de diminuer la section du fil en amont des galets et par conséquent de diminuer l'effet de laminage sans modifier évi- demment la section de sortie S2 qui ne dépend que des galets. Si l'on augmente encore la vitesse périphérique des galets, l'ef- fet de traction et donc de striction va augmenter au détriment de l'effet de laminage, mais celui-ci ne peut disparaître totalement car un écrasement minimal est nécessaire pour que le fil soit entrainé par les galets. Par conséquent, une aigmentation même importante de la vitesse périphérique des galets n'aura d'influence ni sur la section de sortie S2 ni sur la vitesse de défilement V2 et se traduira uniquement par un patinage sur le fil et, éventuellement, une usure des galets. Cet inconvénient n'est pas impor- tant car il est facile de changer les galets; en revanche, on a constaté que le fait de donner une survitesse - aux galets permettait de façon avantageuse de ne plus tenir compte des variations de la vites- se de filage V1. Or, de toute façon, la vitesse de filage est limitée à la vitesse nominale qui dépend de la vitesse d'enfoncement du fouloir dans le conteneur. P r conséquent,si, selon l'invention, on entraîne les galets de réduction de section à une vitesse de rotation telle que la vitesse pé- riphérique dans la gorge supérieure à la vitesse de défilement maxima- le V2 correspondant à la vitesse maximale V de sortie de la filière, on évitera dans tous les cas la formation d'ailettes latérales qui devrait resulter /dtune augmentation de la vitesse V1 amenant un afflux de matière en amont des galets. En effet, si V1 augmente, V2 doit augmenter dans la même pro- portion, mais, si les galets sont entratnés avec une survitesse,. celleci sera toujours supérieure à la vitesse V2 maximale et on sera sûr que dans tous les cas les galets provoquent un étirage diminuant l'effet de lami- nage. - Mais l'invention est particulièrement intéressante dans le cas d'un filage à plusieurs veines, comme on va le décrire ci-dessous en se référant aux figures annexées. La figure 1 est une vue schématique d'une presse de filage de deux fils en coupe par un plan vertical passant par un axe de filage. La figure 2 est une vue de dessus en coupe par le plan passant par les axes de filage selon II-II figure 1. La figure 3 représente, à échelle agrandie, le processus de ré- duction de diamètre dtun fil (a). La figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV, figure 3, du pas- sage du fil entre les deux galets. Sur les figures 1 et 2, on a représenté très schématiquement une partie de presse à filer par la méthode inverse comportant-deux filières A et B montées à l'extrémité d'un fouloir tubulaire 1 prenant appui sur une traverse fixe 2. La billette de métal à filer 3 est placée à l'intérieur d'un conteneur 4 fermé, du côté opposé au fouloir, par une traverse mobile 5 qui est déplacée vers la traverse fixe 2 sous l'action d'un vérin princi- pal en entraînant le conteneur 4 qui s'enfile sur le fouloir 1, ce qui pro- voque le filage de deux fils a-b par les filières A et B. A la sortie de la presse, de l'autre côté de la traverse fixe 2, chaque fil passe entre deux galets 6 permettant de réduire la section par effet combiné de laminage et d'étirage. Le processus de réduction de dia- mètre d'un fil (a) ou (b) est représenté en détails sur la figure 3. A la sortie des galets, les deux fils a et b sont dirigés, res- pectivement par des goulottes 71, 72 vers des bobineuses à cuves 73, 74 entraînées en rotation autour d'un axe vertical. Ltentraxe e2 des gorges des galets est égal à l'entraxe el des filières A et B de telle sorte que l'axe de chaque filière, l'axe du fil qui en sort et l'axe de la gorge correspondante sont confondus. Compte tenu des dimensions des presses et notamment de la lon- gueur du fouloir, la distance entre la filière et les galets peut être de l'ordre de plusieurs mètres, même si les galets sont placés aussi près que possible de la presse pour réduire l'encombrement du dispositif. Grâce à l'invention, les gorges dans lesquelles passent les deux fils a et b peuvent avoir la mênue vitesse périphérique et par conséquent les galets sur lesquels elles sont ménagées, et qui tournent tous à la mrnêe vitesse, peuvent être calés deux par deux sur deux arbres 61 et 62 entraî- nés en rotation à la même vitesse et en sens inverse par un dispositif mé- canique facile à concevoir et non représenté sur les dessins. C'est pour- quoi, comme on l'a représenté sur la figure 2, les gorges de passage des deux fils a et b seront ménagées sur une seule paire de galets calés sur les arbres 61 et 62, chaque galet comportant deux gorges parallèles écar- tées d'une distance e2. Sur les figures 3 et 4, on a représenté schématiquement le filage d'un fil (a). Le métal du lingot 3 est obligé de passer par la filière A pour former le fil (a) de section S a qui sort de la filière à la vitesse V1a. A la sortie de la presse, le fil passe entre les deux galets 6 qui sont chacun munis d'une gorge 63 et s'appuient l'un sur l'autre par des pistes circulaires 64 tangentes l'uéne à l'autre dans le plan parallèle à l'axe des galets et passant par l'axe du fil. Le fil (a) subit donc un laminage au moins partiel en passant entre les galets et sort avec une section S2a correspon- dant à la section imposée par les gorges 63 et à une vitesse V2a telle que V2a S1a 2- _1 V1a V2a Cependant, les deux galets 6 sont entraînés en rotation à une vi- tesse telle que leur vitesse périphérique V3 dans la gorge soit supérieure à V a de façon à provoquer un étirage et une réduction de section par stric- tion diminuant l'effet de laminage. Comme on l'a déjà indiqué dans le cas d'un fil, la vitesse pé- riphérique V3 des galets 6 est très supérieure à V2, la différence étant telle que, quel que soit V1, l'effet de laminage soit toujours réduit au minimum nécessaire pour provoquer l'entrainement du fil par les galets. D'ailleurs, cet effet d'étirage est limité car si la section du fil était trop réduite en amont des galets, il ne pourrait plus être entrainé par ceux-ci. Dans le cas du filage de deux fils, la somme des vitesses de filage V1a + V1b est constante et correspond à la vitesse de déplacement de la traverse mobile. Par conséquent, à la limite, m&me si une vitesse de filage de- venait presque nulle, on serait toujours sûr de réaliser l'étirage néces- saire en entraînant les deux paires de galets à une vitesse périphérique supérieure à la vitesse V2 correspondant à cette constante. Cependant, on a observé que, pour une machine donnée, les vites- ses de filage dans les deux filières juxtaposées ne varie pas de plus de x % en plus ou en moins de la vitesse moyenne. Par conséquent, connaissant la vitesse de filage moyenne V _ Via + lb s et ayant déterminéx par l'observation du fonctionnement de la presse, on sera sûr d'obtenir un ré- sultat correct en donnant aux galets une vitesse périphérique V3 supérieure à (1 + -O) V m, V m étant la vitesse de défilement qui correspond à V m, c'est-à-dire V2m = SV VM. On sait d'ailleurs qu'en pratique, les vitesses de filage ne va- rient pas plus de 15 % autour de la vitesse moyenne. Par conséquent, on choisira généralement une vitesse périphérique supérieure à 1,15 V2m. Mais pour être plus sûr d'obtenir un bon résultat, on pourra en- tratner les galets à une vitesse encore supérieure correspondant par exem- ple à 1,5 V2m ou même 2 V2m. Dans ce cas, quelles que soient les variations de la vitesse de filage, les deux fils auront des sections de sortie parfai- tement stables et on évitera toujours l'afflux de matière en amont des ga- lets et la formation de bavures de part et d'autre du fil entre les pistes d'appui 64. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit, et en particulier au filage d'un ou deux fils. Les dispositions qui viennent d'être décrites pourraient en effet faire l'objet de variantes, notamment pour l'obtention de plus de deux fils. REVENDICATIONS 1.- Procédé de réalisation de fil métallique dans lequel un fil obtenu par filage est soumis à un étirage après sa sortie de la filiè- re, sous un effort de traction susceptible de provoquer une réduction de section par striction et obtenu par passage entre deux galets d'entraînement, caractérisé par le fait que l'on donne aux galets de réduction de section une vitesse de rotation assez élevée pour que, quelles que soient les variations de la vitesse de sortie de la filière, le fil soit soumis à tout moment à un effort de traction suffisant pour provoquer une réduction de la section du fil jusqu'à la section de passage entre les galets avec un écrasement juste nécessaire pour déterminer l'entraînement du fil. 2.- Procédé de réalisation de fil selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que, la vitesse V2 de déplacement du fil entre les galets dtentralnement étant proportionnelle à la vitesse V1 de sortie de la filière, lesdits galets sont entraînés en rotation à une vitesse péri- phérique V3 supérieure à la vitesse de défilement V2 maximum correspondant à la vitesse maximale possible V1 maximum de sortie de la filière. 3.- Procédé de réalisation de fil selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que l'on donne aux galets d'entrainement une vitesse périphérique V3 pouvant aller jusqu'à 2 fois la vitesse de défilement V2m correspondant à la vitesse moyenne de filage V1m. 4.- Procédé de réalisation simultanée d'au moins deux fils (a), (b), obtenus par filage d'un même lingot de métal dans au moins deux fi- lières juxtaposées, chaque fil (a), (b), sortant de la filière à une vites- se V1a, (V1b), caractérisé par le fait que, à la sortie de la filière, cha- que fil passe entre une paire de galets de réduction de section entre les- quels il est entraîné à une vitesse V2a, (V2b) proportionnelle à la vites- se de sortie de la filière dans le rapport des sections de passage, et que lesdits galets sont entratnés en rotation à une même vitesse périphérique V3 maintenue en permanence à une valeur supérieure à la plus grande des deux vitesses de défilement V2a et V2b quelles que soient les variations des vitesses de filage V1a et V1b, de façon à provoquer un étirage suscepti- ble de réduire la section des fils. 5.- Procédé de réalisation d'au moins deux fils selon la reven- dication 4, caractérisé par le fait que les vitesses de filage V1a et V1b étant l'une inférieure, l'autre supérieure à une vitesse moyenne V1m, on donne aux galets une vitesse périphérique V3 supérieure à (1+. x) V2m, avec V m =-1 V m x étant, en pourcentage, l'écart maximal possible des vi- tesses de filage par rapport à la vitesse moyenne.