Brevet FR2475427A1 — publié le 19810814

Dispositif de calibrage d'outils pour des laminoirs à froid à pas de pèlerin. L'invention concerne un dispositif de calibrage d'outils pour des laminoirs à froid à pas de pèlerin, dans lequel le tracé de la courbe du développement du fond de la cannelure des cylindres calibrés à cannelure annulaire et le contour longitudinal du mandrin de laminage sont formés, du côté entrée par rapport à l'axe du mandrin, par un contour convexe qui se poursuit par un contour concave, conformément au brevet déposé en République Démocratique Allemande sous le nO 128 088. Dans le cas du calibrage connu d'outils, les propriétés caractéristiques des outils résident dans le fait qu'un mandrin à pas de pèlerin, muni essentiellement d'un contour concave, comporte, du côté d'entrée, une courte zone convexe.En avant de cette zone convexe du mandrin à pas de pèlerin, le développement du fond de la cannelure du cylindre de laminoir à pas de pèlerin doit posséder une zone concave pour terminer du côté loupe, c'està-dire du côté entrée, la réduction libre du diamètre, déjà en amont de la zone convexe du mandrin à pas de pèlerin. La partie convexe du mandrin sert alors uniquement à réduire au minimum la zone de la déformation en creux, cependant que dejà à cet endroit, selon la plage de tolérances de la loupe, peut déjà commencer une réduction partielle de l'épaisseur de la paroi, qui intervient cependant essentiellement dans la partie concave. Des laminoirs à froid à pas de pèle rin modernes comportant des couples de torsion et un équilibrage des masses et des cannelures annulaires permettent des réductions de plus en plus importantes du diamètre et de la paroi des tubes. Les avances et les puissances ont pu étire nettement accrues et l'on a pu également utiliser la course de retour pour une déformation plastique notable.En particulier dans le cas de réductions importantes du diamètr et toujours lorsque, comme cela est conditionné par le procédé, on utilise également simultanément la course de retour pour la déformation comme cela se produit par rotation et/ou avance en totalité ou partiellement au point mort de sortie, les forces longitudinales apparaissant lors du laminage dans le cas du calibrage des outils, correspondant à l'état de la technique, constituent une limite pour de nouveaux accroissements de la puissance. La présente invention a pour objet de fournir, pour ces cas de procédés problématiques en ce qui concerne les forces longitudinales apparaissantes, un dispositif de calibrage des outils, avec lequel les forces longitudinales sont notablement réduites sans que d'autres paramètres importants du procédé soient remis en question. Ce problème est résolu grâce au fait que le point d'inflexion du contour développé du cylindre et du contour du mandrin, à savoir le point de passage du contour convexe au contour concave, est situé à mi-chemin de la longueur de travail du mandrin. D'autres détails et variantes de l'objet de l'invention, donnés à titre d'exemple non limitatif, ressortiront de la description donnée ci-après. Grâce à la présente invention, on obtient une meilleure répartition du travail de déformation devant etre mis en oeuvre, sur toute la longueur de l'outil, ri qui permet de supprimer des pointes de la pression de laminage et par conséquent des pointes de la composante horizontale. Par conséquent la succession dans le temps, obtenue lors du calibrage selon l'état de la technique, des influences provoquées par les forces longitudinales est égalisée dans le temps de telle manière que les forces longitudinales subsistantes sont nettement réduites sans que cela ne porte atteinte à d'autres exigences technologiques. Des explications à ce sujet seront fourniers au cours de la description des Figures 6, 7 et 8, tandis que les autres Figures représentent des exemples de réalisation schématiques de l'invention. - La Fig. 1 illustre un dispositif de calibrage d'outils. - La Fig. 2 illustre un autre dispositif de calibrage d'outils. - La Fig. 3 illustre un autre dispositif de calibrage d'outils. - La Fig. 4 représente un cylindre à cannelure annulaire. - La Fig. 5 représente une coupe partielle d'un couple de cylindres à cannelure annulaire. - La Fig. 6 illustre un dispositif de calibrage d'outils selon l'état de la technique. - La Fig. 7 représente les composantes de la pression de laminage lors de la commutation au point mort d'entrée. - La Fig. 8 représente les composantes de la pression de laminage lors de la commutation au point mort de sortie. Sur la Fig. 1 on a représenté une partie d'un mandrin de laminage 1 qui comporte, sur sa longueur de travail, un contour longitudinal 3 formé par un contour convexe 7 dans la région avant associée au diamètre maximum du mandrin de laminage 1, et un contour concave 6 dans la région arrière associée au diamètre minimum du mandrin de laminage 1. Le contour convexe 7 se poursuit au niveau du point d'inflexion 8 par le contour concave 6. Le point d'inflexion 8 est situé à la moitié de la longueur detravail du mandrin 1. Le développement 4 du fond de la cannelure des cylindres à cannelure annulaire associés suit une fonction non linéaire adaptée au contour longitudinal du mandrin de laminage 1. On a indiqué un tube 5 ainsi que sa déformation. Une ligne 9 formée d'un-trait mixte représente l'axe du mandrin de laminage 1. A titre de comparaison par rapport à l'état de la technique, on a représenté par une autre ligne formée d'un trait mixte 10 le contour longitudinal d'un mandrin parabolique et par une ligne 11 formée de tirets le développement du fond d'une cannelure annulaire correspondante. La Fig. 2 illustre un calibrage d'outils conforme à l'invention, dans un système de coordonnées dans lequel on a porté en abscisse la longueur de travail L du mandrin et en ordonnée le diamètre D du contour longitudinal de ce dernier. Sur la Fig. 3, afin de modifier la pente des courbes représentées sur la Fig. 2, on a superposé les courbes représentées sur la Fig. 2 à une droite 12 inclinée par rapport à l'axe du tube, d'où il résulte un calibrage d'outil à pente plus faible. Si l'on avait superposé les courbes représentées sur la Fig. 2 à une droite 13 possédant une inclinaison différente, la pente aurait été augmentee. La Fig. 4 représente un cylindre à cannelure annulaire 2, qui,pendant le processus de travail, pivote sur un angle de 340 , en passant par un point mort d'entrée ET et un point mort de sortie AT. La cannelure de travail 14 se compose d'une partie à développement convexe 15 s'étendant depuis le point mort d'entrée jusqu'au point d'inflexion 8, et d'une partie concave 16 s'étendant depuis le point d'inflexion 8 jusqu'au point mort de'sortie AT. La partie concave 16 inclut une section de cannelure lisse 17. La référence 18 désigne la section d'entrée de la cannelure. La Fig. 5 represente un couple de cylindres à cannelure annulaire 2, 2' et les pignons associés 23, 23' ainsi que l'ouverture maximale 19 de la cannelure et l'ouverture minimale 20 de la cannelure. La référence 21 désigne la position de la ligne neutre. La ligne neutre recoupe le cercle primitif 22 du pignon. Dans cette représentation, il n'existe aucune différence essentielle entre une réalisation conforme à l'invention et une réalisa- tion faisant partie de l'état de la technique. Ci-après, on va indiquer les conditions de laminage. La Fig. 6 illustre, dans son principe, un calibrage d'outils pour le laminage à froid de tubes en cuivre conformément à l'état de la technique, qui peut être également appliqué de façon judicieuse à d'autres matériaux sous forme tubulaire. On a représenté le développement 25 du fond de la cannelure de outil extérieur, la position 21 de la ligne neutre, le contour longitudinal 24 du mandrin de laminage 1, l'axe 9 du tube, le développement du cercle primitif 22 du pignon, ainsi que la composante verticale de la force de laminage 26, sur toute la longueur C de la cannelure, qui se compose de la longueur de réduction A et de la longueur lisse B.Cette représentation montre clairement que la région, où existent la force maximum de laminage, la pente maximum de la cannelure et la difference maximum entre la position 21 de la ligne neutre et le diamètre primitif 22 du pignon, se situe d'une façon tout à fait concentrée au début de la cannelure. Ceci correspond à des conditions usuelles de laminage, mais en particulier aux conditions de laminage lors d'une déformation partiellement plastique lors de la course de retour. Le fait que la composante horizon tale PH de la force de laminage PW est plus importante lors du passage au point mort de sortie, est représenté sur les Fig. 7 et 8, qui montrent également de façon nette que la composante verticale PV n'augmente pas dans la même proportion. Ceci résulte de l'élargissement de la zone de laminage ld. Sur la Fig. 8, il existe par conséquent un pourcentage de déformation plastique sur une longueur comprimée plus importante, qui entraîne une variation de l'angle de transmission de la force de laminage par rapport à la direction de laminage, et de ce fait la production de la force horizontale plus importante de laminage PH. Ceci indique que, en particulier dans le cas d'une déformation plastique lors de la course de retour, les calibrages correspondant à l'état de la technique fournissent des conditions défavorables en ce qui concerne la force longitudinale et peuvent être remp-.la- ces avantageusement par le calibrage conforme à l'invention. Un regard sur la Fig. 4 montre schématiquement l'influence de la position de la ligne neutre 21 par rapport au cercle primitif 22 du pignon. Au début de la cannelure, c'est-à-dire dans la zone où les forces horizontales de laminage sont les plus importantes, l'ouverture 19 de la cannelure est relativement importante par rapport au cercle primitif 22 du pignon, de sorte que la ligne neutre 21 est également située ici sur un cercle, centré sur l'axe du cylindre, plus petit que le pignon 23. Cela signifie que la vitesse périphérique du pignon 23, qui correspond à la vitesse de la cage, est supérieure à la vitesse naturelle du tube, de sorte que, en raison de cette différence de vitesses, il apparaît des forces longitudinales importantes lors de la course de retour, dans la zone de l'ouverture 19 de grande taille de la cannelure.Comme cela est visible sur la Fig. 4, on ne peut assurément pas réduire autant qu'on peut le désirer le cercle primitif 22 du pignon étant donné que, sinon, les conditions obtenues pour la zone du tube terminé, correspondant au diamètre minimum 10 de la cannelure, sont modifiées d'une façon inadéquate. Par consequent, la présente invention, illustrée sur les Figures précédentes, entraîne un avantage important et l'on peut décider dans chaque cas par- t culer et en fonction du matériau, si la fonction de base de la Fig. 2 est suffisante. Dans le cas due cette fonction, le contour longitudinal représenté 3 est formé par une fonction arc cotangente et par une droite 12 horizontale superposée à cette fonction. Dans le cas du calibrage de la Fig.3 au contraire, le contour longitudinal 3 se compose d'une courbe correspondant à une fonction arc cotangente et d'une droite inclinée 12 superposée, ce qui permet d'obtenir en particulier une jonction avantageuse de la cannelure d'entrée à la cannelure de travail et de cette dernière à la partie lisse. REVENDICATIONS 10) - Dispositif de calibrage d'outil pour des laminoirs à froid à pas de pèlerin, selon lequel le tracé de la courbe de développement du fond de la cannelure des cylindres à cannelure annulaire et le contour longitudinal du mandrin de laminage sont formés, du côté d'entrée par rapport à l'axe du mandrin, par un contour convexe qui se prolonge en un point d'inflexion par un contour concave, caractérisé par le fait que le point d'inflexion (8) du contour développé (4) de la cannelure de cylindre et du contour longitudinal (3) du mandrin, se situe à la moitié de la longueur de travail du mandrin (1). 20) - Dispositif de calibrage d'outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le contour longitudinal du mandrin de laminage suit une fonction arc cotangente. 30) - Dispositif de calibrage d'outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une droite (12 ou 13) inclinée par rapport à l'axe du mandrin est superposée à la fonction arc cotangente du contour longitudinal du mandrin de laminage (1), cette droite recoupant l'axe du mandrin à l'extrémité, située du côté sortie, de la longueur de travail du mandrin. 4 ) - Dispositif de calibrage d'outil selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le tracé de la courbe de développement du fond de la cannelure suit essentiellement une courbe qui est formée par la somme de la courbe représentée par la fonction arc cotangente superposée du contour de l'outil intérieur pour la réduction du diamètre intérieur et de la courbe correspondant à une fonction parabolique pour la réduction du diamètre extérieur. 50) - Dispositif de calibrage d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la cannelure lisse est incluse dans les courbes représentant les fonctions choisies des cannelures.