Brevet FR2597375A1 — publié le 19871023

Procédé et installation pour corriger l'épaisseur de paroi par étirage d'un produit métallique en forme de cylindre creux " L'invention concerne un procédé pour corriger l'épaisseur de paroi d'un produit métallique, allongé à section en forme de cylindre creux, dont la section est réduite pendant l'opération d'étirage par une installation d'étirage sans outil intérieur, notamment 10 d'un produit mis en forme de tube à partir d'un matériau en ruban dont les bords ont été soudés. L'invention concerne egalement une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé ainsi que les applications de ce procédé. Lors de l'étirage de produits métalliques en forme de cylindres creux à l'aide d'une installation d'étirage sans outil intérieur (étirage creux), il est connu que l'épaisseur de paroi ainsi que le diamètre intérieur de la pièce dépendent de l'état de contrain20 te dans la pièce étirée. Si comme cela est habituel dans une série d'applications, on utilise en même temps l'opération d'étirage pour tirer la pièce sur un noyau, il est impossible dans des conditions économiques acceptables, d'éviter des variations d'épaisseur de paroi. De telles variations d'épaisseur de paroi peuvent entraîner des difficultés considérables par exemple si le produit cylindrique creux lui-même a été mis en forme de tube 15 20 25 30 avant l'opération d'étirage c'est-à-dire au cours de la même phase opératoire et que les bords du ruban ont été soudés; on ne peut alors faire une réduction par traction sur le noyau pour assurer une liaison mécanique entre un tube et un noyau. Un tel cas correspond par exemple à la fabrication de câbles sous-marins qui comportent pardessus l'âme du câble une armature en fils d'acier très résistants, cette armature étant elle-même entourée d'une gaine métallique fermée dont la matière vient prendre dans les intervalles formés par les fils d'acier de l'armature pour arriver ainsi à un accrochage solide de la gaine sur l'armature du câble. Cela garantit que cette structure se comporte comme une seule pièce excluant tout mouvement axial ou tangentiel réciproque de la gaine et de l'armature. Dans un procédé utilisé actuellement, la gaine se compose d'un ruban métallique en forme de tube à soudure longitudinale constitué de préférence d'un ruban en cuivre qui est mis en forme de tube par des galets ou des cylindres entraînés. Puis, on réalise la soudure longitudinale avant que le tube fermé ne soit réduit en section par des jeux de galets (galets dits têtes de turc), puis qu'il est tiré sur la couche de fils d'acier par l'intermédiaire d'un moyen de traction à chenille. Ainsi que cela a été indiqué ci-dessus, comme la pénétration de la matière du tube dans l'intervalle de la couche de fils d'acier est importante, voire indispensable, il faut que les rubans de cuivre utilisés pour former le tube présentent par exemple des tolérances aussi étroites que possible quant aux dimensions extérieures. Si ces tolérances ne sont pas respectées à cause de problèmes de fabrication, on modifie la vitesse des galets ou cylindres entrainés pour former le tube en fonction d'une mesure exacte de l'épaisseur de paroi, avant que ne soit formé le tube et on modifie l'extraction par chenille par rapport au jeu de galets pour réduire la section. Cela présente des difficultés dans la mesure o à la fois les galets pour la formation du tube et les galets de réduction attaquent le ruban métallique ou le tube par friction. Comme inconvénient particulier de ce procédé, il y a le fait qu'un mouvement de torsion du tube et qui est appliqué par la torsion de la couche de fils d'acier et la pénétration de la matière du tube dans l'installation d'étirage, ce mouvement de 10 torsion appliqué au tube se répercute en direction du point de soudage qui est le point mécaniquement le plus sensible de ce procédé de fabrication. La présente invention a pour but de créer un moyen permettant d'augmenter la sécurité de 15 fonctionnement et ainsi la vitesse de fabrication pour le procédé de fabrication et d'améliorer la qualité du produit fabriqué. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'avant de 20 faire pénétrer le produit dans l'installation d'étirage, on exerce des forces dans la direction périphérique sur le produit, forces qui en fonction des mesures de consigne de l'épaisseur de paroi après réduction de la section renforcent l'opération d'étirage par poussée ou s'y oppo25 sent par freinage. L'invention a pour point de départ le fait que lors de l'étirage encreux de tube, l'épaisseur de paroi du tube étiré est variable si du côté de l'entrée de l'installation d'étirage la force agissant sur le tube qui entre dans l'installation n'est pas nulle. De plus, l'invention repose sur le fait que l'épaisseur de paroi du tube est variable en fonction d'une force P appliquée en amont de l'installation d'étirage et cela de façon positive ou négative suivant que cette force 35 accentue l'opération d'étirage par poussée ou traction en sens opposé. Si du c'té de l'entrée dans le dispositif d'étirage, on applique une force de pression supplémentaire, on obtient une paroi plus épaisse à la sortie, derrière le dispositif d'étirage; si à l'entrée, on applique une force de traction supplémentaire, on obtient à la sortie une paroi d'épaisseur plus faible. De ce fait, le procédé selon l'invention fonctionne sans difficulté; la régulation de l'épaisseur de consigne de la paroi du produit tubulaire pour des variations de dimen10 sion de bande peut se faire très rapidement pendant le fonctionnement. Le procédé selon l'invention convient à maintenir par exemple constante l'épaisseur de paroi à la sortie de l'installation d'étirage même si l'épaisseur de paroi varie à l'entrée du fait des tolerances de fabri15 cation. A cause des forces agissant dans la direction périphérique en amont de l'installation d'étirage, on évite que les forces de torsion ne soient appliquées en retour vers la zone de soudage. S'il faut maintenir constantes les 20 dimensions géométriques à la sortie de l'installation d'étirage et s'il faut également maintenir constant le diamètre du tube entrant, du fait que les forces appliquées dans la direction périphériques doivent pouvoir tenir le tube, alors du fait de la constance du volume, 25 les tolérances de l'épaisseur de paroi du tube qui arrive sont compensées suivant la relation: V- const e Se(de-Se) relation dans laquelle Ve est la vitesse d'entrée, Se l'épaisseur de paroi et de le diamètre extérieur du tube à l'entrée. Mais cela signifie que pour un diamètre d'entrée et de sortie, déterminé dans une ins35 tallation d'étirage, les variations d'épaisseur de paroi sont compensées par des variations de vitesse en amont de l'installation d'étirage. Pour la mise en oeuvre de l'invention, il est de ce fait essentiel que la force de meme direction ou de direction opposée à la force de traction et créant la poussée ou le freinage soit appliquée pendant le temps t selon la relation: P AV. F. E t L relation dans laquelle GV est la variation de vitesse par rapport à l'état stationnaire, F la section du produit en forme de cylindre creux, E le module d'élasticité du métal utilisé et L la distance entre le point d'attaque 15 des forces en amont de l'installation d'étirage et cette installation elle-même. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il est particulièrement avantageux d'avoir une installation caractérisée en ce qu'un dispo20 sitif d'extraction à pinces prévu en amont de l'installation d'étirage dans la direction de passage comporte des mâchoires ou des pinces de serrage mobiles transversalement à la direction de passage et qui entourent le produit et le guident au niveau de l'extraction. Un tel extracteur 25 àa griffes ou mâchoires pris avantageusement en combinaison avec des galets de formage et/ou des cylindres de formage, tirés, dans le cas o pour un produit en forme de cylindre creux et réalisé à partir d'un ruban métallique formé en tuyau et dont les bords sont soudés pour former la gaine, 30 les mouvements de torsion du produit pénétrant dans l'installation d'étirage sont absorbés et ces mouvements ne sont pas transmis du côté de l'entrée aux installations en amont notamment à l'installation de soudage dans le cas d'un tube ou tuyau réalisé à partir d'un ruban. I1 en résulte également l'avantage particulier pour le soudage des bords que le cordon de soudure et les bords puissent être maintenus en place de manière contrôlée. Cela crée les conditions permettant des vitesses de soudage élevées. L'utilisation d'un moyen d'extraction 5 à pinces ou mâchoires dans la chaîne de fabrication permet en outre d'utiliser des galets ou des cylindres tirés comme outils de mise en forme et qui participent de manière complémentaire à une fabrication régulière et sans incident. Pour renforcer les forces de poussée qui peuvent être appliquées par le moyen d'extraction mâchoires sur le produit pénétrant dans l'installation d'étirage, il est avantageux notamment dans le cas de tubes à paroi mince ayant une épaisseur de paroi de l'ordre de 0,4 à 0,8 mm, de prévoir entre le dispositif d'extraction à mâchoires et l'installation d'étirage des organes de guidage et/ou d'étirage (galets en forme de têtes de turc) susceptibles d'être appliqués contre le produit. D'autres développements de l'invention sont caractérisés en ce que le dispositif d'extraction à mâchoires est asservi électriquement à l'installation d'étirage; la mesure de la variation de vitesse est une mesure de l'épaisseur de paroi du ruban métalli25 que utilisé pour former le tube; l'installation de soudage est prévue en amont de l'extracteur à mâchoires dans la direction de défilement. La présente invention concerne une application du procédé pour la fabrication de tubes à plusieurs parois notamment à double paroi dans lesquelles on forme un second tube autour d'un tube intérieur, puis on réduit ce second tube sur le premier. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide des dessins annexés, 35 dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un câble entouré d'un tube non encore appliqué sur l'armature en fils d'acier suivant la ligne A-A de la figure 1. - la figure 3 est une vue en coupe d'un câble après application du tube sur l'armature en 10 fils d'acier suivant la ligne B-B de la figure 1. - la figure 4 est une vue à échelle agrandie partielle de la figure 3. Selon la figure 1,une âme de câble 1 provenant d'une alimentation non représentée, âme qui 15 peut comporter des brins d'alimentation en énergie et/ou des conducteurs électriques et/ou des conducteurs optiques pour la transmission d'informations et qui peut être munie d'un câblage en fils d'acier 2, extérieur et fournie à une installation de gaine 3. Dans cette installa20 tion 3 arrive en même temps un ruban métallique 5 dévidé d'une réserve 4 par exemple un ruban en cuivre. Le dispositif de nettoyage 6 enlève la graisse et les restes de graisse de ce ruban; par la combinaison d'outils constituée de galets et de cylindres 7, ce ruban est mis sous 25 la forme d'un tube autour du câblage de fils d'acier 2, extérieur et à une certaine distance de ce câblage. Les bords du ruban sont soudés à l'aide d'un dispositif de soudage 8 de préférence sous une atmosphère de gaz protecteur. Le tuyau soudé formé du ruban 8 passe en outre 30 dans le dispositif de mise en traction à griffes 9, à une certaine distance du câblage de fils 2 et de là il est transféré par les différentes pinces de serrage, en regard par paire, dans la direction transversale par rapport à la direction de défilement ou par des mâchoires 35 de serrage 10, qui l'entourent de tous côtés, vers les a galets réducteurs 11, moteurs. Dans le dispositif d'étirage 12 se trouvant en aval, comme cela apparalt notamment aux figures 3 et 4, l'enveloppe formée par le ruban 5 est tirée étroitement sur le câblage en fils d'acier 2. Comme cela apparaît à la figure 4 qui est à une échelle agrandie par rapport à la figure 3, le matériau du ruban pénètre ainsi dans l'enveloppe des fils d'acier 2 et assure un accrochage réciproque certain entre la gaine en cuivre et le câblage en fils d'acier. Le dispositif-extracteur 13 qui est représenté dans ce cas comme poulie d'extraction peut également être constitué par un dispositif d'extraction à chenille, connu, qui fournit le câble gainé au tambour d'enroulement 14. Les autres étapes opératoires 15 telles que l'application d'une protection à la corrosion ainsi que la réalisation d'une enveloppe extérieure en matière synthétique se font de façon connue. L'installation telle que représentée permet de résoudre le problème de l'invention à savoir la correction de l'épaisseur des parois de tubes dont on veut réduire la section. Cela s'applique avant tout également au cas o le tube est constitué par un ruban métallique performé à faible épaisseur de paroi. En fonction des dimensions de ruban 25 ainsi déterminées dans l'installation de mesure 15, l'extracteur à pinces 9 pousse ou freine ou tire le tube soudé, formé du ruban 5 de façon qu'après avoir traversé l'installation d'étirage, l'épaisseur de paroi soit à la valeur souhaitée et donne ainsi un accrochage certain de 30 l'enveloppe sur le câblage en fils d'acier. R E V E ND I CA T I O N S 1 ) Procédé pour corriger l'épaisseur de paroi d'un produit métallique, allongé à section en forme de cylindre creux, dont la section est réduite pen5 dant l'opération d'étirage par une installation d'étirage sans outil intérieur, notamment d'un produit mis en forme de tube à partir d'un matériau en ruban dont les bords ont été soudés, procédé caractérisé en ce qu'avant de faire pénétrer le produit dans l'installation d'étirage (12) 10 on exerce des forces dans la direction périphérique sur le produit, forces qui en fonction des mesures de consigne de l'épaisseur de paroi après réduction de la section renforcent l'opération d'étirage par poussée ou s'y opposent par freinage. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force qui produit la poussée ou le freinage et qui est dirigée dans le même sens ou dans le sens opposé à la force de traction satisfait pendant le temps t à la relation suivante: 20 P AV. F. E t - L relation dans laquelle AV est la variation de vitesse par 25 rapport à l'état stationnaire, F est la section du produit cylindrique creux, E le module d'élasticité du métal utilisé et L la distance entre le point d'attaque des forces avant l'installation d'étirage et cette installation. 3 ) Installation pour la mise en 30 oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un dispositif d'extraction à pinces prévu en amont de l'installation d'étirage dans la direction de passage comporte des mâchoires ou des pinces de serrage mobiles transversalement à la direction 35 de passage et qui entourent le produit et le guident au 15 20 25 30 35 niveau de l'extraction. ) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif d'extraction à mâchoires est asservi électriquement à 1'installation d'étirage. ) Installation selon la reNendication 3, caractérisée en ce que la mesure de la variation de %itesse est une mesure de l'épaisseur de paroi du ruban métallique utilisé pour former le tube. ) Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 dans laquelle des galets ou des cylindres assurent la mise en forme d'un ruban métallique en tube, installation caractérisée par des galets ou des cylindres tirés. ) Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce qu'entre l'extracteur à mâchoires et l'installation d'étirage, elle comporte des organes de guidage moteurs et/ou des organes de réduction pour le produit. ) Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 7 pour la correction de l'épaisseur de paroi d'un ruban métallique mis en forme de tube et dont les bords sont soudés, installation caractérisée en ce que l'installation de soudage est prévue en amont de l'extracteur a machoires dans la direction de défilement. ) Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 à la fabrication de câbles électriques à armature en fils extérieurs et gaine métallique fermée appliquée sur cette armature suivant un siège presse. ) Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 à la fabrication de tubes à plusieurs parois notamment à double paroi dans lesquelles on forme un second tube autour d'un tube intérieur, puis on réduit ce second tube sur le premier.