Brevet FR2640891A1 — publié le 19900629

La présente invention concerne un dispositif pour le laminage de tubes en matériaux métalliques selon le procédé de laminage à pas de pèlerin à froid, comportant une cage de laminoir mobile en va-et-vient dans la direction de laminage ayant des cylindres calibrés en s'amincissant, qui roulent sur la matière laminée avec un sens de rotation alternatif, dans laquelle se trouve un mandrin cylindrique ou s'amincissant également. On connaît des laminoirs à pas de pèlerin à froid comportant deux cylindres annulaires, dont l'entraînement a lieu de sorte que chaque cylindre est entraîné directement par des pignons fixés sur l'axe de celui-ci, lesquels engrènent avec des crémaillères fixées rigidement au banc de la machine, chaque axe de cylindre étant monté dans des empoises séparées. On connait de plus des laminoirs dits à rouleaux pour le laminage à froid de tubes selon le procédé de laminage à pas de pèlerin, dans lesquels trois cylindres, qui ne sont pas entraînés en rotation, agencés de façon décalée l'un par rapport à l'autre de 120 sont utilisés avec un calibrage constant sur la périphérie du cylindre, la réduction de diamètre de la matière laminée étant effectuée en ce que des règles ou barres d'appui entraînées de façon oscillante modifient l'écartement axial des cylindres sur la course de la cage ("Stahlrohrherstellung" VEB Deutscher Verlag fir Grundstoffindustrie 1970, page 289). Toutes ces variantes de procédé et de dispositif présentent les inconvénients significatifs suivants. Ces inconvénients sont particulièrement évidents lors du laminage de matières très ductiles, comme par exemple du cuivre et de l'alumi- nium, en limitant la puissance. 1 Lors de l'étirage du cuivre dans des laminoirs à pas de pèlerin à froid avant deux c'ylindres, on travaille avec un rapport d'allongement s'élevant généralement jusqu'à environ 12 et une production de longueur de tube laminée jusqu'à environ 160 mm par course de la cage. La limite pour cette puissance de déformation est la plupart du temps donnée par les états de tension dans le tube dans la zone des flancs de calibre. Pendant la déformation dans le fond du calibre sous une tension de compression à trois axes, la périphérie du tube, qui se trouve momentanément dans la zone des flancs des cylindres, subit un effort de traction élevé dans la direction longitudinale du tube. Cet effort de traction peut dépasser, lors d'un allongement important e-,'ou d'une avance importante de la matière laminée à chaque course de la cage, la possibilité de déformation de la matière du tube. Cela entraîne des rétrécissements de la paroi du tube et des ruptures locales de la paroi. Cela provoque des prob lrres lors de la traction ultérieure et la mise au rebut des nièces. D'autres inconvénients fondamen- taux du système à deux cylindres sont des problèmes de tolérance, qui résultent de l'élargissement de la matière du tube et qui peuvent intervenir de même en limitant la cuissance. Un autre inconvenient des laminoirs à trois cylindres connus s'appuyant par leurs efforts de laminage contre des barres mobiles longitudinalement est leur longueur de parcours, qui est à peu près égale au double de la course de la cage de laminoir d'un point mort à l'autre. Cela signifie des charges cinématiques additionnelles et une mecanique supplémentaire susceptible d'usure et de problème. En conséeuence, la présente invention a pour objet de développer un disositif qui évite ces inconvénients et, ainsi, permet d'obtenir des puissances de laminage plus 1 élevées, de meilleures tolérances et, enfin, une meilleure rentabilité du processus de laminage à pas de pèlerin à froid, en particulier pour des matériaux à base de cuivre. A cet effet, le dispositif pour le laminage de tubes en matériaux métalliques selon le procédé de laminage à pas de pèlerin à froid, du type indiqué ci-dessus, est remarqua- ble, selon l'invention, en ce qu'au moins trois cylindres annulaires équiangulairement espacés sont montés dans une empoise commune recevant les cylindres, rigide et fermée. De préférence, l'angle de roulement des cylindres sur la matière laminée s'élève au moins à 210 . Selon une autre caractéristique de l'invention, un des cylindres présente des pignons fixés sur son axe, lesquels engrènent avec une crémaillère agencée dans le banc de machine de façon essentiellement rigide, et les cylindres restants sont reliés de façon rotative au premier cylindre par l'intermédiaire de pignons coniques. De façon alternative, on propose que, à chaque cylindre, est associé au moins un pignon fixé sur son axe, lequel engrène avec une crémaillère agencée de façon rigide dans le banc de machine. Avantageusement, les cylindres sont réglables les uns par rapport aux autres, pour compenser une usure des cylindres. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'empoise avec les axes des cylindres et les cylindres peut être installée en tant qu'unité complète dans une cage de laminoir, qui est constituée essentiellement d'une semelle de guidage et d'un élément de couplage pour l'entraînement oscillant. 2640891.- 1 Les figures du dessin annexé feront bier. comprendre comment i'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe transversale schérmatic';. de la zone de déformation perpendiculairement au milieu des cylindres pour le mouvement de la cage dans la direction de laminage, dans un agencement usuel à deux cylindres. La figure 2 est une courbe montrant la répartition des tensions longitudinales sur la moitié de la périphérie du tube, conformément à la figure 1. La figure 3 est une coupe transversale schématique de la zone de dAéformation pour un agencement à trois cylindres. La figure 4 est une courbe montrant la répartition des tensions loncitudinales sur 120a de la périphérie du tube, conformément à l'aaencement de la ficgure 2. La ficure 5 montre une cage de laminoir selon l'invention. En se référant notamment à la figure 1, la matière laminée 1 se trouve entre le mandrin fixe 2 et les cylindres annulaires 3a et 3b roulant sur la matière laminée. Pour que les cylindres, sans s'appuyer contre les flancs de calibrage 5, puissent entourer la matière laminée qui est tournée et avancée à au moins un des deux points morts de la cage de laminoir, un "jeu" est nécessaire, lequel entraîne une répartition des déformations et, ainsi, des tensions qui n'a pas de symétrie de révolution. La tension principale apparaît en direction de l'axe longitudinal du tube. C'est une tension de compression dans les zones avec contact entre la matière laminée et le mandrin, devenant un effort de traction sur les flancs, du fait que, dans cette zone, aucune réduction de l'épaisseur de paroi et aucune 1 réduction notable de diamètre ne sont effectuées. La différence de tension entre le fond du calibre 6 et la zone de l'écartement des cylindres 7 est donnée essentiellement par la taille et la forme du jeu nécessaire, qui, à son tour, dépend, entre autres, de la valeur de la déformation instantanée et de l'avance de la loupe, c'est-à-dire que plus la déformation et la puissance sont importantes, plus grand est ledit jeu, ainsi que l'effort de traction dans la zone de l'espacement entre les cylindres. La répartition schématique des efforts longitudinaux sur la moitié de la périphérie du tube est représentée sur la figure 2. Les positions 0 et 180 caractérisent l'espace- ment entre les cylindres 7 (sur la figure 1) et la position à 90 le fond de calibre 6 (sur la figure 1). L'asymétrie des efforts est liée à un angle de rotation du tube de 90 . La figure 3 montre la section transversale de la zone de déformation pour un agencement à trois cylindres, dans lequel, par construction, le jeu peut être beaucoup plus petit et le tube est entouré plus étroitement que cela n'est possible pour un agencement à deux cylindres. Les cylindres sont désignés par 3a,3b et 3c. La situation pour le système à trois cylindres, représentée sur la figure 3, est beaucoup plus appropriée. Du fait que l'emprise angulaire d'un cylindre ne s'élève qu'à environ 120 , le laminage peut être effectué, pour une même déformation et une même avance de la loupe, avec un jeu beaucoup plus petit, de sorte que la répartition des efforts est améliorée et l'effort de traction maximal est diminué de façon importante, ce qui permet des puissances de laminage plus élevées en retour (figure 4). 1 La figure 5 montre une cage de laminoir presentant les caractéristiques de l'invention. Les deux pignons d'entraî- nement 8 engrènent avec les crémaillères fixes 9 et, ainsi, entraînent en rotation directement l'axe de cylindre horizontal 10, monté sur paliers en 4, avec le cylindre annulaire 3a. Les deux autres axes des cylindres 12 et 13 avec leurs cylindres annulaires 3b,3c sont entraînés par l'intermédiaire des paires de pignons coniques 11,14. Les axes des cylindres 10,12 et 13 sont montés en 4 dans une errDoise 15 commune, qui, à son tour, est fixée à une semelle de cage 16, laquelle est entraînée par l'intermé- diaire de bielles et glisse dans les cuides 17. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour le laminage de tubes en matériaux métalliques selon le procédé de laminage à pas de pèlerin à froid, comportant une cage de laminoir mobile en va-et- vient dans la direction de laminage ayant des cylindres calibrés en s'amincissant, qui roulent sur la matière laminée avec un sens de rotation alternatif, dans laquelle se trouve un mandrin cylindrique ou s'amincissant également, caractérisé en ce qu'au moins trois cylindres annulaires (3a,3b,3c) équiangulairement espacés sont montés dans-une empoise commune (15) recevant les cylindres, rigide et fermée. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de roulement des cylindres (3a,3b,3c) sur la matière laminée (1) s'élève au moins à 2100. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un des cylindres (3a) présente des pignons (8) fixés sur son axe (10), lesquels engrènent avec une crnémaillère (9) agencée dans le banc de machine de façon essentiellement rigide, et en ce que les cylindres restants (3b,3c) sont reliés de façon rotative au premier cylindre (3a) par l'intermédiaire de pignons coniques (11,14). 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à chaque cylindre (3a,3b,3c), est associé au moins un pignon (8) fixé sur son axe (10,12,13), lequel engrène avec une crémaillère (9) agencée de façon rigide dans le banc de machine. 1 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cylindres (3a,3b,3c) sont réglables les uns par rapport aux autres, pour compenser une usure des cylindres. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'empoise (15) avec les axes des cylindres (10,12,13) et les cylindres (3a,3b,3c) peut être installée en tant qu'unité complète dans une cage de laminoir, qui est constituée essentiellement d'une semelle de guidage (16) et d'un élément de couplage pour l'entra;- nement oscillant.