Brevet FR2551682A1 — publié le 19850315

La présente invention concerne le domaine de l'usinage des matériaux par déformation et a notamment pour objet un procédé de fabrication de produits creux plaqués, ainsi que les produits obtenus par ledit procédé, tels que par exemple des tubes ou des profilés creux, devant travailler dans des milieux agressifs ainsi que dans diverses structures de machines et appareils. On applique largement dans l'industrie divers procédés de fabrication de tubes ou profilés creux plaqués. Le plus perfectionné parmi eux est un procédé suivant lequel une ébauche tubulaire monométallique est revêtue d'un métal d'une autre composition, de façon à obtenir une ébauche plaquée, après quoi l'ébauche est filée, puis façonnée par déformation, (cf., par exemple, "Procédé de fabrication de tubes en plomb à revêtement intérieur d1étain", brevet R.F.A., NO 1452 206, Int. C1. B21c 23/22 du 31.12.62, ainsi que les ouvrages "Fondements des méthodes de production des métaux multicouches" par V.K. Kohol, M.S. Gildengorn, Moscou, Editions Metallurgia, 1970, pp. 28,29 "Tubes bimétalliques" par M.I. Chepurko et alt., Moscou, Metallurgia, 1974, pp. 47 à 59). Conformément au procédé faisant l'objet du brevet de R.F.A. n0 1 452 206, on obtient d'abord par réduction un tube en étain avec un revêtement extérieur de plomb, puis on introduit ce tube bimétallique à l'intérieur d'une ébauche creuse à paroi épaisse en plomb, après quoi on façonne le tout par déformation. Un tel procédé de fabrication exige beaucoup de maind'oeuvre et un long cycle de façonnage, D'abord il faut fabriquer deux tubes monométalliques constitués par le métal de base et le métal de placage, préparer soigneusement leurs surfaces de contact, introduire un tube dans l'autre et les lier intimement (par exemple par étirage ou expansion en commun). Ce n'est qu'après ces opérations que l'on effectue le filage simultané des couches de métal de base et de métal de placage à l'issue duquel on obtient le tube plaqué. Le procédé le plus répandu de fabrication de produits creux à placage#est un procédé dans lequel la couche de placage est obtenue par coulée d'un métal liquide sur une ébauche creuse monométallique, puis l'ébauche est filée (cf., par exemple, les articles de Weber R.D., "Metallurgie", 1952, 45, n0 267, p. 3, et de Gildengorn M.S., Ustinov V.I., "Métallurgie des non-ferreux", 1963, n0 11, p. 35).Toutefois, les inconvénients de ce procédé sont le prix de revient élevé des tubes et profilés creux plaqués, lamain-d'oeuvreconsidérable qu'elle nécessite, ainsi que son bas rendement, car la fabrication de l'ébauche plaquée requiert l'exécution de toute une série d'opérations supplémentaires é filage de l'ébauche tubulaire monométallique en métal de placage ; tronçonnage de cette ébauche, grattage et décapage ; coulée du métal de base sur l'ébauche tubulaire en métal de placage, suivie de l'usinage de l'ébauche plaquée par enlèvement de métal. On s'est donc proposé de créer un procédé de fabrication de produits creux plaqués, dans lequel le perfectionnement de l'opération d'application de la couche de métal de placage sur l'ébauche en métal de base permettrait de réduire la main-d'oeuve nécessaire à la fabrication et le prix de revient des tubes et profilés creux plaqués, ainsi que d'accroître la productivité du travail. La solution consiste en un procédé de fabrication de produits creux plaqués suivant lequel une ébauche bimétalliquecr# se est obtenue par application d'une couche de métal de placage sur la surface d'une ébauche en métal de base, puis l'ébauche bimétallique est placée dans un conteneur et extrudée à travers l'intervalle, formé par l'orifice d'une filière et une aiguille, procédé dans lequel, d'après l'invention, l'application de la couche de métal de placage sur l'ébauche en métal de base s'effectue par extrusion d'une ébauche en métal de placage dans l'intervalle formé par l'ébauche en métal de base et la partie correspondante de l'outil de filage. Il est avantageux, en cas de fabrication de produits creux à placage intérieur, que l'extrusion pour l'application de la couche de métal de placage soit réalisée dans l'intervalle formé par la cavité de l'ébauche en métal de base et l'aiguille qui y est placée, et en cas de fabrication de produits creux à placage extérieur, que l'extrusion pour l'application de la couche de métal de placage soit réalisée dans l'intervalle formé par la chambre du conteneur et l'ébauche en métal de base qui y est placée. De la sorte, l'application de la couche de métal de placage par extrusion s'effectue sans opérations intermédiaires, d'une manière simple et fiable. Elle permet de réduire la main-d'oeuvre et le prix de revient des tubes, d'accroître la résistance et la qualité de l'adhérence des couches, l'application de la couche de métal de placage pour l'obtention de l'ébauche bimétallique et l'extrusion subséquente de cette ébauche à travers la filière pouvant s'effectuer sur une même unité d'équipement, en une seule course de l'outil de filage. Pour l'application de la couche de métal de placage intérieure, il est avantageux que, avant l'extrusion de l'ébauche en métal de placage, l'ébauche en métal de base soit mise en serrage par expansion de sa cavité suivant un cône dont le sommet est orienté dans le sens de l'extrusion. Il est avantageux aussi que, avant son extrusion, l'ébauche en métal de placage soit réchauffée, la température de réchauffage étant choisie de façon que la résistance à la déformation du métal de placage soit plus faible que celle du métal de base. Tout cela permet d'élever la qualité des produits obtenus, la couche de métal de placage étant uniformément répartie suivant toute la longueur du produit et étant liée d'une manière sûre au métal de base. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description détaillée de différents exemples de mise en oeuvre du procédé de fabrication de produits creux plaqués (par exemple de tubes)conforme à l'invention, avec références aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente la disposition de l'ébauche monométallique en métal de base, de l'ébauche en métal de placage et de l'outil avant l'extrusion (en cas d'application d'un placage intérieur) - la figure 2 montre le remplissage de la cavité intérieure de l'ébauche en métal de base par le métal de placage - la figure 3 est une vue correspondant aux figures 1 et 2 illustrant la formation du produit plaqué - la figure 4 représente la disposition des ébauches monométalliques en métal de base et en métal de placage en cas d'application d'un placage extérieur - la figure 5 montre le remplissage de la cavité entre l'ébauche en métal de base et le conteneur par le métal de placage - la fiture 6 est une vue correspondant aux figures 4 et 5 et illustrant la formation du produit plaqué ; ; - la figure 7 représente la mise en serrage de l'ébauche en métal de base par la partie conique renflée de l'aiguille - la figure 8 représente la disposition des ébauches dans le conteneur avant l'extrusion - la figure 9 est une vue correspondant aux figures 7 et 8 et illustrant le remplissage de la cavité entre l'ébauche en métal de base et l'aiguille par le,métal de placage. Une ébauche creuse monométallique 1 (figure 1) en métal de base et une ébauche 2 en métal de placage sont introduites successivement dans le conteneur 3 d'une presse de conception connue quelconque, l'ébauche 1 en métal de base étant placée dans le conteneur de telle façon qu'entre l'aiguille 4 et la surface intérieure de l'ébauche 1 il y ait un intervalle annulaire 5 formant une cavité. Sous l'action de l'effort de la presse transmis par le poinçon 6 au disque presseur 7, le métal de placage s'écoule dans l'intervalle 5. Pour assurer le remplissage complet de la cavité de l'ébauche monométallique 1 par le métal de placage, il est avantageux que la résistance à la déformation du métal de placage à l'état d'écoulement plastique soit plus faible que celle du métal de base. Cela peut être obtenu par un choix approprié des propriétés de résistance mécanique ou d'une différence de température entre les ébauches en métal de base et en métal de placage. D'ordinaire, le métal de placage est bien plus plastique que le métal de base. Si la différence entre les propriétés de résistance mécanique est insignifiante, la température de réchauffage de l'ébauche 2 en métal de placage doit être plus élevée que celle de l'ébauche 1 en métal de base. Lors du remplissage de la cavité de l'ébauche monométallique 1 par le métal de la couche de placage, les contraintes de frottement agissant sur la surface latérale du conteneur peuvent provoquer la formation d'étranglements, c1est-à-dire des déformations locales de l'ébauche en métal de base (figure 2).Pour que ces etranglements n'obturent pas la cavité de l'ébauche monométallique et n'empêchent pas l'arrivée du métal de placage dans cette cavité, il faut que le diamètre intérieur de l'ébauche 1 en métal de base soit plus grand que le diamètre intérieur de l'ébauche en métal de placage, comme montre sur la figure 1, ces dimensions, de même que touterles autres dimensions des ébauches, étant choisies d'une manière connue et dépendant pour l'essentiel de l'objectif vise, c' est-à- dire de l'épaisseur de la couche de métal de placage dans le produit. Après remplissage de l'ébauche monométallique 1 par le métal de placage (figure 2), l'extrusion (le filage) de l'ébauche plaquée cadence à travers l'intervalle 8 entre la filière 9 et 1 'aiguille 4. Il se produit d'abord # écoulement insignifiant du métal de placage seulement, puis les couches de métal de base et de métal de placage s'écoulent simultanément en formant le produit plaqué 10 (figure 3). De la même manière,il est possible de fabriquer des tubes et des profilés creux plaqués sur leur surface extérieure, comme représenté sur les figures 4 à 6. Pour cela, on engage sur l'aiguille 4 une ébauche 12 en métal de placage, puis une ébauche Il en métal de base. Dans ce cas, l'ébauche plaquée est obtenue par écoulement du métal de placage dans l'intervalle (cavité) 13 formé entre les surfaces extérieures de l'ébauche monométallique 11 en métal de base et la surface latérale du conteneur 3 (figure 5). Après remplissage de l'intervalle 13 par le métal de placage, l'extrusion (le filage) de l'ébauche plaquée commence et les métaux de placage et de base s'écoulent simultanément en formant un produit plaqué (figure 6). Les grandes pressions spécifiques, la haute température et le glissement du métal de placage sur le métal de l'ebau- che monométallique lors de l'entrée du métal de placage dans la cavité assurent une forte adhérence des couches dans le produit plaqué, ce qui garantit, lors du filage ultérieur, une haute qualité des tubes et des profilés creux plaqués obtenus. Pour obtenir des dimensions géométriques précises, les produits plaqués obtenus par filage peuvent subir ensuite une déformation à froid (laminage, étirage, allongement au laminoir, etc.). Suivant l'invention, en cas de fabrication de produits à placage intérieur, avant l'extrusion de l'ébauche en métal de placage, il est avantageux de mettre en serrage l'ébauche en métal de base en expansant sa cavité suivant un cône dont le sommet est orienté dans le sens de filage. Un tel procédé de fabrication de produits plaqués s'effectue dans l'ordre suivant. Dans le conteneur 3 (figure 7) de la presse on place une ébauche 14 en métal de base. Le diamètre extérieur de cette ébauche est de préférence de 2 à 10 mm plus petit que celui de la chambre du conteneur 3. Le diamètre intérieur de l'ébauche 14 en métal de base est choisi d'une manière connue, de façon que, après son expansion sous l'action de la partie renflée 15 de l'aiguille 4 à l'intérieur, le métal de l'ébauche remplisse la chambre 16 du conteneur 3 et que toute la surface extérieure de l'é- bauche 14 contacte la surface de la chambre 16 du conteneur 3. Ensuite, on fait avancer dans le sens indiqué par la flèche le système de poinçonnage de la presse (non représenté sur le dessin) et on introduit la partie conique renflée 15 de l'aiguille 4. Comme le diamètre de la partie renflée 15 de l'aiguille 4 est plus grand que le diamètre intérieur de l'ébauche 14 en métal de base, l'ébauche 14 est expansée jusqu'à contact et mise en serrage de sa surface extérieure contre la surface de la chambre du conteneur 3. Une fois l'expansion de mise en serrage achevée, on retire la partie renflée conique 15 de l'aiguille 4 en la faisant reculer et on introduit dans le conteneur 3 une ébauche creuse 17 (figure 8) en métal de placage. Ceci fait, on introduit dans l'ébauche 14 la partie utile de plus petit diamètre de l'aiguille 4, puis,en faisant avancer le poinçon 6, on effectue d'abord, par l'inter médiaire du disque presseur 7, l'extrusion de l'ébauche 17 en métal de placage dans la cavité 18 entre la surface in terieure conique de l'ébauche 14 en métal de base et la partie utile de l'aiguille 4 (figure 9), et ensuite, l'extrusion des couches de métal de base et de métal de placage à travers l'orifice de la filière 9 avec mise en forme du produit à placage intérieur. La mise en serrage préliminaire par expansion de lié- bauche en métal de base dans le conteneur permet de la positionner rigoureusement par rapport à l'axe de filage et de prévenir sa déformation aléatoire et incontrôlée au cours du remplissage de sa cavité par le métal de placage, ainsi que de former une cavité intérieure conique a conicité prédéterminée. Le volume de l'ébauche en métal de placage est choisi de façon qu'il soit suffisant pour remplir la cavité entre l'ébauche en métal de base et la partie utile de l'aiguille. il est même souhaitable qu'il y ait un petit surplus de métal de placage pour compenser sa consommation accrue au stade initial de l'écoulement simultané. Après remplissage de la cavité conique par le métal de placage, la partie de l'ébauche se trouvant du côté de la filière a un taux volumique de métal de placage plus petit, et celle opposée, un taux volumique de métal de placage plus grand. De la sorte, il devient possible de prendre en consi dération et de régler le débit irrégulier de métal de placage plus mou suivant la longueur du produit filé. En combinant judicieusement l'influence de la déformation irrégulièrement répartie entre les couches lors du filage direct et l'influence de l'épaisseur du placage dans l'ébauche, on arrive à équilibrer ces deux effets et à obtenir un profilé creux filé à épaisseur uniforme du placage intérieur. Le filage simultané du métal de base et du métal de placage peut être direct ou indirect. De la sorte, le procédé faisant l'objet de l'invention permet de fabriquer des tubes et des profilés creux plaqués avec une main-d'oeuvre moindre et un prix de revient plus bas. R#E V E N D i C A T i 0 Nâ 1. Procédé de fabrication de produits creux plaqués, du type consistant à obtenir une ébauche bimétallique creuse par application d'une couche de métal de placage sur la surface d'une ébauche (1) en métal de base, puis à placer l'é- bauche bimétallique dans un conteneur (3) et a l'extruder à travers l'intervalle formé entre la paroi de l'orifice d'une filière (9)et:la surfase-dlune aiguille (4), caractérisé en ce que l'application de la couche de métal de placage sur l'ébauche (1) en métal de base s'effectue par extrusion d'une ébauche (2) en métal de placage dans l'intervalle formé entre l'ébauche (1) en métal de base et la partie correspondante de l'outil de filage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en cas de fabrication de produits creux placage intérieur, l'extrusion pour l'application de la couche de métal de placage est réalisée dans l'intervalle (5) formé entre la paroi de la cavité de l'ébauche en métal de base et la surface de l'aiguille (4) qui y est placée. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en cas de fabrication de produits creux à placage ex térieur, l'extrusion pour l'application de la couche de métal de placage est réalisée dans l'intervalle (13) formé entre la paroi de la chambre du conteneur (3) et la surface de l'ébauche (1) en métal de base qui y est placée. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, avant l'extrusion de l'ébauche en métal de placage, l'ébauche (1) en métal de base est mise en état de serrage par expansion de sa cavité suivant un cône dont le sommet est orienté dans le sens de l'extrusion. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, avant son extrusion, l'ébauche (2) en métal de placage est réchauffée, la température de rechauffage étant choisie de façon que la résistance à la déformation du métal de placage soit plus faible que celle du métal de base. 6. Produits creux plaqués caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé faisant l'objet de l'une des revendications 1 à 5.