Brevet FR2609910A1 — publié le 19880729

La présente invention concerne la métallurgie et a notamment pour objet des procédés de fabrication de profilés métalliques allégés. Il est très avantageux d'utiliser le procédé revendiqué pour la fabrication de poutres, colonnes, sous-poutres et d'autres éléments de construction utilisés largement dans différentes branches de l'indus- trie en général et dans l'industrie de batiment. On connaît bien un procédé de fabrication de profilés métalliques allégés à partir des profilés laminés. Selon ce procédé, on coupe une ébauche laminée (un profilé lar.miné en U ou en I) dans le sens longitu- dinal, suivant une ligne en zigzag, en deux éléments, on les sépare et on les joint en mettant les parties sail- l&ntes des bords en zigzag en coincidence et, enfin, on les soude pour former un-"rofilé alléré. A l'aide de ce procédé, on peut fabriouer des articles a partir de pro- filés laminés à. chaud. De plus, il convient de noter cue l'utilisation du procédé connu pour la fabrication de profilés métallioues allégés entraîne des déchets rela- tivement grands de métal. En outre, du fait ou'on utilise des profilés en U, I et Z conmme ébauches, ce Drocédé ne permet de produire eue des profilés alléeés d'une gamrme limnitée de types de profilés. On connaît un procédé de fabrication de profilés métalliques allégés consistant à faire avancer, à partir d'un rouleau, un feuillard, à. le dresser, puis. le plier en formant un profilé, à couper un troncon d'une longueur mesurée, à le séparer longitudinalement suivant une ligne en zigzag en éléments, à mettre les éléments ainsi produits en coincidence de façon à former un profilé d'une section décalée et à les souder ultérieurement ("Constructions allégées" par Yan Brudka et les autres, 1974, Stroiizdat (Moscou), pages 320 à 325). 2 6 0 9 9 10 A l'aide de ce procédé, on peut produire des profilés métalliques allétés à partir d'un profilé plié. Cependant, comme dans le procédé déjà décrit ci-dessus, on ne peut produire qu'une yamme limitée de types des profilés susmentionnés. En outre, pour assurer une production sans déchets et un processus continu de séparation longitudinale des profilés pliés suivant une ligne en zigzag, on soude les profilés pliés pièce par pièce en formant un brin, mais en ayant usiné au préalable les extrémités avant leur soudace, ce qui impose de réaliser des opérations technologiques supplémentaires necessitant respectivement du matériel, de l'outillag'e et de la main d'oeuvre. La spE.r..tion lonyitudinale est réalisée suivant une ligne en zigzag le lon2 de la paroi d'un profilé plié, c'est--cdire après la formation d'un profilé à partir d'un feuillard, ce qui aboutit au faussarfe des éléiments c la suite des contraintec intérieures dans les profilés Dliés. Pour retenir les éléments contre leur faussaúe jusqu'à ce cu'ils soient réunis totalement entre eux par les parties saillantes des bords en zigzag, -il est indispensable de faire appel à un équipement pour lequel il faut dépenser une grande quantité de métal (transporteurs à rouleaux ou disposi- tifs auxiliaires). la séparation longitudinale d'une paroi d'un profilé plié ne peut Ctre réalisée que suivant une seule ligne en zigzag, c'est pourquoi les possibilités d'aug- mentation de la hauteur d'un profilé métallique allége sont limitées. les éléments séparés des profilés pliés sont joints par les parties saillantes des bords en zigzag, puis soudés à l'aide d'électrodes ou par soudage sesi- automatique sous gaz carbonique, ce cui entraîne une consommation supplémentaire de matériaux ({lecrodes, fils-électrodes, gaz carbonicue). Pour obtenir un rendement correspondant d'une chaîne technoloEique sur laquelle est réalisé le procédé connu, on doit faire appel à un grand nombre de groupes de soudage. Lorszuc le soudage des éléments est réalisé par déformation plastique, c'est-a-dire par cdauffage des bords en zigzag suivi de la chasse des oxydes dans la bavure, la hauteur de la Daroi d'un prof ilf mtailicque allégé diminue. Les contraintes résiduelles des éléments d'un proflé ?li-et la déform.ation ayant lieu lors du souda-e, ainsi que l'absence du calibrace des profilés zétallicues all fi6s inis conduisent à l'écart des form.es èo.m,/triques, c'est-à-dire -. une baisse de la qualité. On s'est donc propose ce mettre un procédé de fabrication de profilés mrétalliques allé!és au point, dans lecuel la sécuence d'or,-ations et les particulari- tés de leur réalisation permettraient d'am.éliorer la technclc-ie du crocédé en assurant à cet effet sa continuit, de L l'autcr.matiser entièrem.ent, de sucprir:er les déchets ainsi oue d'élever également la qualité des profilés métalliques allégés produits. Le problème posé est résolu. l'aide d'un roceéd de faCrication de profilés mrétalliues allégés consistent ' faire avancer, d'un rouleau, un feuillarc, - le dresser, puis à en plier un profilé, à le couper en tronçons d'une longueur mesurée, à le sécarer suivant une ligne en zigzag en éléments, à mettre en coincidence les éléments produits de façon à former un profilé d'une section décalée et à les souder ultérieure.ment, caracté- risé, selon l'invention, en ce qu'avant de procéder au pliage, on effectue la séparation longitudinale d'une t8le suivant une ligne en zigzag au moins en deux élé- ments, on change la trajectoire de délacemenr.t au roens d'un de ces éléments, on met les élé-.ments roduits enr. coincidence suivant leurs bords, dans un plan, de facon. à former au moins une tôle d'une section décalée et on les soude l'un à l'autre. Il est avatageux que le changement de la trajectoire, au moins de l'un des éléments, soit réalisé au moyen d'une déplacement hélicoidal. Cela permet de réaliser, dans un processus technologique continu, la mise hors prise des éléments séparés suivant une ligne en zigzag et de mettre leurs bords en coincidence, en les combinant de différentes façons et en les associant er. une t8le d'une section décalée. Pour obtenir une tle d'une section décalée avec des trous, il est ncessaire de rettre les élémrents en coincidence par les- saillies des bords en zigzag. Pour preduire une tôle d'une section décalée sans trou, il est ncessaire de rmettre les élé.;ents en coincidence suivan leurs bords rectiligne. Pcur auvnenter l- Droductivité du processus technologi Cue, parner le matcriau de soudcae et effectuer le soua.-e pendsant le déplacem.ent continu d'une t8le, il est avantaveux cue le soudase soit réalisé par déformation -lasticue. Pour la réalisation du soudage par déformation plastique, il est nécessaire de tordre les élements conjugués dans la direction longitudinale, dans des sens opposés, en les introduisant ensuite dans un plan l'un par rapport à l'autre. Ceci permet d'amréliorer les conditions de soudage par déformation plastique au moyen de la création d'un angle de convergence entre les bords à souder des éléments. En outre, on donne la possiblité de comrpenser le retrait du matériau au cours du soudage, lors du positionnement de la t8le d'une section décalée suivant ses bords extérieurs et de reduire ains-i le nhénomène quand les bords ext-rieurs nrennent la forme c'un sabre. Pour produire une tôle d'une section décealée avec des trous cdiscsés en carré, après la séoaration longitudinale d'un feuillard suivant une ligne en zigzag en trois éléments, il est nécessaire que les bords de l'élé. ment central soient disposés l'un par rapport à l'autre d'une manière sym7étricue. En outre, cela permet de former, de l'élément central, une équerre symétrique avec des bords en zizag. Pour nrcduire une tOle d'une section calée, dans aaue! e les trous sont disposés en uinconce, l est necessaire cu'e-r-ès la séParation lo tu ae d'un -feul a1r suiv-^- une ligne en zicza& en troi élée.ents, es brfS de _'élém.t central soient dispos-!'un ar raccr - 'atre dc'une ma.nière congruente. ?Pcur._liorer la forrmatiorn d'un Droflé dans des cinr de 'a.i.na-e, il est nécessaire de nettc-er ' je:. coud', ara.s le sou da-e de -lus de deux, élé-.ens en une tele d'une section décalée. Dans le cas de la séDaration lonnitudinale d'une tôle, suivant une ligne ern zigza, en oatre élénents, pour croduire si.aultanément deux tvoes de profilA: éta licues alléés, il est possible dc réaliser le scudage entre les éléments, deux par deux, en formant des tôles d'une section décalée avec des bords rectilignes et en zigzagc respectivement, puis, de rouler lesdites toles en rouleaux. L'invention sera m-ieux conmprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative cui va suivre d'un m-ede de réalisation de l'invention, donnA unieuement à titre d'exemcle non limitatif avec références aux dessins non limitatifs dans lescuels: - la figure 1 représente, d'une maniere schématique, une chaine technologique de fabrication de profilés allégés partir d'une ébauche en forme d'un feuillard, enroulée en un rouleau; - la figure 2 représente un fragment d'un dispositif de soudage; - la figure 3 représente un fragment du dispositif représenté à la figure 2; - la figure 4, 10, 11 et 13 à 20 représentent des exemples des articles produits selon le procédé revendiqué; - la figure 5 représente un fragment de la séparation lonritudinale d'un feuillard, suivant une ligne en zigzag, en trois éléments, lorsque les bords de l'élément central sont réalisés de façon congruente; - la figure a rerésente un fragmenr.t d'une t8le d'une section décalée, dans laquelle les trous sont disposés en cuinconce - laE firure 7 représente un frarrent de la séparation!ongituc..inle d'une t8le, suivant une ligne en zigzag, en quatre léments; - la figure 8 représente un fragent d'une t8le d'une section décalée avec des bords rectilignes; - la figure 9 est identique à. la figure 8, avec des bords en z'zag; et - la figure 12 représente un exemple d'une construction métallique soudée. Le procédé revendiqué de fabrication de profilés métalliques allégés consiste à faire avancer un feuillard c- partir d'un rouleau, et à le dresser. Après le dressage, on effectue la séparation longitudinale du feuillard, suivant une ligne en zigzag, au moins en deux éléments. Après cela, on change la trajectoire du déplacement, au moins de l'un des éléments, au moyen d'un déDlacement héliccidal. Pendant un procédé technolcgique continu,- le déplacerment hélicoïdal permet de mettre les éléments séparés suivant la ligne en zigzag hors prise et de mettre en coincidence leurs bords dans un plan de facon à former au moins une tôle d'une section décalée. Ceci fait, on effectue le soudage des éléments mis en coincidence. Ensuite, on plie la tôle d'une section décalée en un profilé allégé. Après cela, le profilé produit est cou-é en troncons d'une longueur mesurée. Si l'on a besoin de produire un profilé métallicue alléeé plié avec des trous, on utilise une tôle d'une section décalée avec des trous, fores en e..esant en co2ncicence le artt des sai ntes des !lements suivarnt leurs bords en ziza'. i'on a besoin de -roCuire un profilé m'_1i c-.ue al lié sans trou, on combie lee lent s en úormant une tale d'une section décalée, en les ettant en coincidence par leurs bords rectilignes Pour aumrenter le rendement d'un procéde tech.nclo-ique, et éargner le matériau de soudane, on effectue un soudege Dar déformation plastique. A cet effet, on tord les éléments dans la direction longitudinale dans des sens inverses, en les engageant dans un plan l'un pa-r ranpport à l'autre. On le fait pour la création d'un an-le de convergence recuis entre les bords. souder et pour améliorer ainsi les conditions de ce soudage. En plus, en tordant les éléments en direction longitudinale dans des sens opposés, on offre la possibilité de compenser le retrait pendant le soudage, lorsqu'on a positionné les éléments en une tôle d'une section décalée, en mettant leurs bords extérieurs en conctact et de réduire, par cela même, le phénomène à la suite ducuel les bords extérieurs prennent la forme d'un sabre. 26O9910 Dans le cas o on a besoin de produire, selon la technologie, une tôle d'une section décalée avec des trous disposés en carré, on effectue la séparation longitudinale d'un feuillard suivant une ligne en zigzag, par exemple en trois éléments, On dispose alors les bords en zigzag de l'élément central les uns par rapport aux autres d'une manière symétrique. Si l'on dispose lesdits bords les uns par rapport aux autres d'une manière congruente, on peut produire une tôle d'une section décalée, dans laquelle les trous sont disposés en quinconce. Dans le cas ou on a besoin de produire, selon un procédé technologique, simultanément, deux tôles d'une section décalée, on sépare longitudinalement le feuillard suivant une ligne en zigzag, par exemple en cuatre élé- mrents. Dans ce cas, on effectue le soudage entre les élé- ments, deux par deux, de facon à fcrmer des tôles d'une section décalée ayant des bords rectilignes et en zigza-g. On enroule ensuite les t1les ainsi produites en rouleaux cu'on transporte vers l'endroit de leur plia-5. Le present procédé de fabrication de profilés métallicues alléeés est réalisé à l'aide d'un matériel connu en un rég-ir.e automaticque. On m..et un rouleau 2 de feuillard, dans un dispositif dérouleur 1 (figure 1). Ensuite, on fait avancer le feuillard dans un dispositif dresseur 3 ci il est dressé. Après le dressage, le feuillard est envoyé dans un dispositif 4 de séparation longitudinale, o il est coupé suivant une ligne en zigzag, par exemple, en trois éléments 5, 6, 7, en disposant les bords en zigzag de l'élément 6, l'un par rapport à l'autre, d'une manière symétrique. Pour dégager les éléments 5, c, 7 de la prise, on change la trajectoire de-leur déplacement en leur communiquant un déplacement hélicoïdal. Après cela, on o met les aresaillan.tes des bords en zi'zag des éléments 5, 6, 7 en coincidence dans un plan dans la zone S de facon à former des trous 9 et on les soude dans un dispositif 10. Le soudage est réalisé par déformation plasti- que. A. cet effet, Dar exemple, on enroule les éléments eontigus 5 et 6 dans la direction longitudinale dans des sens opposes. On ehauffe les bords à souder jusqu'à la température de fusion du m.étal et on les rapproehe jusqu'à ce qu'ils viennent en contact dans les cylindres 11, 12 (fI-ure 2) du dispositif 1C. Ensuite, en se servant des elindres 12, 14 (ficure 3), cn fait sortir les éem,.ents 5 et 6 dans un plan l'un Dar rapport a l'autre en réduisant sir.ultné..ert les bords extérieurs et en cneassan les oxrdes de metaux cans la bavure 15 juscu'.à ce cq 'un qcin =soudé scit formé. En on-ran.t d'une telle faccn, cn obticnt -u frag2cnt de la bndc d'qune sec-ion déclée avee un élé-.ent 7 (figure). 20.près le soucase de tous les élé,.ents 5 à 7 dans le isostif 16, on effectue le nettoyase du joint soudé (,par exe...ole à l'aide d'outils de coupe). Ensuite, à- l'aide des cylindres de laminage du epostif 17, on produit un profilé métallicue al!éúC, par exe:nple, un profilé en U 18 (figure 4) cu'on coupe dans un dispositif 19 (figure 1) en un tronçon d'une longueur mesurée par n'importe quel procédé connu, par exemple, à ''aide d'une scie circulaire (non représentée sur le dessin). Si l'on dispose les bords en zigzag de l'élément 6 (figure 5) les uns par rapport aux autres d'une façon congruente, on peut produire, à l'aide du procédé décrit ci-dessus, un profilé métallieue allé,é dans lequel les trous 20 (figure 6) sont dispo-ses en cuinconce. 2 6 0 99 10 Dans le cas o on a besoin de produire simul- tanément deux tôles d'une section décalée, on sépare un feuillard dans le dispositif de séparation longitudinale 4 (figure 1) suivant des lignes en zigzag, en quatre éléments 21 à 24 (figure 7). Dans ce cas, on effectue le soudage dans le dispositif 10 (figure 1) par un procédé décerit cidessus, en soudant deux par deux les élerents 21 et 24 (figure 7) de façon à former une tôle 25 (figure 8) d'une section décalée avec des bords rectilignes et les éléments 22 et 23 de.an.isre c former une t8le 26 (figure 9) d'une section dezalée avec des bords en zigzag. On plie ensui-e is tôle 25 (fi-ure 8) en un prcfil$ en 7 27 'figure 10) avec des ailes a bords rectili-ne_ et la t-le 2- (fi-ure 9) en ur. rcfilé 28 en U (fiyure 11) avec des ailes _ bordc en zigzag, cu'on peut ensuize uti-isr cur la création d'éléments de construction soudés d2 -rcr.es dimensions, oar exemple de caissons 29 (fire... 12). Il s'ensuit cue le prcedé de fabrication de profilés alléeés -.-,talliues réalisé selon l'invention, assure l'automatisation comrlète du prccéd technolori- aue, le rend continu et sans déchets et élave é-aler.ment la qualité des profilés m.étallicues alléés realisés a. Dartir d'une tôle cd'une section décalée et élarcit la garnme de leur types, par exemple on peut fabricuer aussi bien un type ouvert (profilé en U (figure 13), profilé en C (figure 10), profilé en Z (figure 15, 16), équerre (figures 17, 18) et d'autres) qu'un type fer-mé (profilé de section carrée (ficure 12, 19), profilé de section rectangulaire (fizSure 20) etc...) 2 6 0 991 O il R E V E N D I CATIONS 1. Procédé de fabrication de profilés métalliques allérés consistant à faire avancer, à partir d'un rouleau, un feuillard, à le dresser, et ensuite à le plier en un profilé, à couper ce profilé en troncons d'une longueur mesurce, à le séparer longitudinalement suivant une lithne en zigzag en éléments, à mettre les éléments produits de facon à former un prefilé d'une section décalée et à les souder ultérieurement, caractérisé en ce ou'avant de réaliser le pliare, onr effectue i- sé-aratior longitudinale d'un feuillar' su ivant un.e i..ne e. z izag au moins en deux élér.;ents (5, G, 7), on chanu-c '^..rajectoiro du mouvement au:oins ce l'un de ces élé-ments, on met les bords des éléments (, -, 7) en concidenze dans un!lan d2 facn. forer au m.oir.s une tle d'une section décalée et on les soude ' ur. à l'autre. 2. Procéd selon la revendication 1, caraccéris en. ce ou- le chanerien't c'e la tra'ectoire- E- mcins de l'un e 'léments (5, 6, 7) est rcalis a..u..oen d'un alacee..n.t h-élicoidal. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce ou'or. met les éléments (5, 6, 7) en coincidence par les saillies des bords en zipzar. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met les éléments (5, 7) en coincidence par leurs bords rectilignes. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce ou'on effectue le soudare par déformation plasticue. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce cu'en soudant les éléments contigus (5, 6, 7), on les enroule suivant la direction longitudinale dans des sens inverses, en les faisant sortir ultérieurement dans un plan l'un par rapport à l'autre. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce cu'en cas de séparation longitudinale d'un feuillard suiv-nt une ligne en zigzaE en trois éléments (5, 6, 7), on dispose les bords en zigzag de l'élément central (6), l'un par rapnort " l'autre, d'une fanon svrnétricue. S. Procécd selo- la revendication 1, earactérisé en ce ou'en cas ce séparation lonritudinale d'un feuillard suivan: une!i-ne en zirza- en trois éléments (5,, 7), cn dispose les bords de!'élément central (5) l'un &r rancrt. l'autre c'une aniere congruente. . Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce cu'en eas de soudage de plus de deux éléments (5, 6, 7) en une tCle d'une section décalée, on effectue le nettovare du -oint soudé. 10. Procédé selon la revendiction 1, caractérisé en ce cue dans le cas de séAaration d'un feuillard suivant une lin en zirza en cuatre élénents (21, 22, 22, 2), on effectue le soudace entre les éléments (21, 22, 23, 24), deux par deux, de facon à formner une t8le (25) d'une section décalée ayant des bords rectilignes et une tôle (26) d'une section décalée avec des bords en zigzag, puis, on enroule lesdites t8les (25, 26) en rouleaux.