Brevet FR2637517A1 — publié le 19900413

La présence invention concerne le domaine du travail des métaux par déformation et a notamment pour objet des dispositifs pour la déformation cyclique d'une bande continue. L'invention peut être utilisée pour la production de longs profilés d'une forme simple ou compliquée, à partir d'aciers et d'alliages difficiles à déformer et d'ébauches provenant de la coulée continue,en sidérurgie, en métallurgie des métaux non ferreux et pour leurutilisation dans les constructions mécaniques. On connaît une machine de forgeage longitudinal (Métaux ferreux, traduit de l'allemand, N[deg] 9, Mai 1979 "Métallurgie", Moscou, "Equipement de forge et machine pour le laminage des bagues" pages 23 à 24) comportant une cage dans laquelle sont disposées des frappes dont chacune est liée aux mécanises de leur déplacement. Les frappes effectuent un mouvement de va-et-vient dans une direction perpendiculaire à l'axe géométrique de la cage,suivant lequel avance une ébauche par des mécanismes spéciaux. La machine connue est caractérisée par le fait qu'elle nécessite des mécanismes spéciaux pour le déplacement d'une ébauche, ce qui complique sa conception, augmente son encombrement et par conséquent augmente la quantité de métal nécessaire à sa fabrication et diminue le rendement de la machine. En outre, parmi les inconvénients, il convient de noter un haut dynamisme du processus de déformation, ce qui provoque une augmentation de la charge sur les organes de la machine connue et une usure intensive des frappes. De plus, le temps de façonnage de l'ébauche croît avec le corroyage d'une ébauche avec un taux élevé de déformation, ce qui diminue la température du métal et nécessite de faire appel à un chauffage supplémentaire d'une ébauche, conduisant à une augmentation de la consommation d'énergie. On connaît une machine de forgeage oscillatoire du type "Koks" (Métaux ferreux, traduit de l'allemand, N[deg] 21, Octobre 1979 "Métallurgie", Moscou, "Production d'ébauches, de barres et de fils", pages 3 à 4) comportant une cage dans laquelle sont disposées des frappes dont chacune est liée à un mécanisme de déplacement et qui sont montées d'une manière symétrique par rapport à l'axe géométrique de la cage,suivant lequel est déplacée une bande continue. Chaque mécanisme de déplacement d'une frappe comporte un arbre à excentrique. La bande continue est déformée par les frappes dont la surface active est profilée et le cycle de déformation comprend quatre phases : corroyage initial, corroyage total, calibrage et mache à vide. Les forces horizontales engendrées pendant le corroyage de la bande continue assurent son déplacement sans mécanismes spcéciaux. La machine de forgeage oscillatoire connue est de préférence utilisée pour la production de profilés simples. Les inconvénients de la machine connue résident en ce que sa construction est compliquée et encombrante, ce qui augmente la quantité de métal consommé pour sa fabrication. En outre, un dynamisme important du processus conditionne l'augmentation des charges agissant sur les organes de la machine et une usure intensive des frappes. Du fait que la machine connue comporte un arbre à excentrique pour le mécanisme de déplacement de la frappe, qui est relié à une bielle, cet assemblage n'assure pas une haute rigidité de conception, ce qui diminue la précision des profilés produits. En outre, la cinématique du mouvement des frappes n'assure pas la présence des contraintes de compression sur toute la longueur de la déformation, ce qui aboutit à l'ouverture de défauts superficiels et diminue la qualité des profilés produits à partir d'une bande provenant d'une coulée continue. De ce fait, l'emploi de cette machine ne permet pas d'utiliser la chaleur du métal coulé, c'est-à-dire qu'il faut augmenter la consommation d'énergie car il faut effectuer le nettoyage continu des ébauches en acier allié provenant -de la coulée continues avant de les soumettre à une déformation. On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif pour la déformation cyclique d'une bande continue, où la conception des mécanismes de déplacement des frappes assurerait le travail d'une bande continue à un taux de déformation compris entre 60 et 80% en une passe, pour des aciers difficiles à déformer et peu plastiques. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide-d'un dispositif pour la déformation cyclique d'une bande continue comportant une cage dans laquelle sont disposées des frappes dont chacune est reliée à un mécanisme de déplacement dont chacun est monté d'une manière symétrique par rapport à l'axe géométrique de la cage,suivant lequel se déplace une bande continue,et ayant un arbre à excentrique, caractérisé, selon l'invention, en ce que chaque mécanisme de déplacement d'une frappe comporte un second arbre à excentrique monté parallèlement au premier et un support monté immédiatement sur les deux arbres à excentrique correspondants tournant en synchronisme. Il est également avantageux que,dans le dispositif, les arbres à excentrique aient une excentricité identique. Il est avantageux que, dans le dispositif, le rapport entre l'excentricité des arbres à excentrique d'un mécanisme de déplacement d'une frappe et l'excentricité des arbres à excentrique d'un autre mécanisme de déplacement d'une frappe soit exprimé par la relation suivante : dans laquelle : h est la distance entre les frappes à la sortie de la bande continue, est la longueur de la frappe sur laquelle est effectuée la déformation de la bande continue, alpha est l'angle d'inclinaison du secteur de la frappe par rapport à l'axe de la cage suivant lequel se déplace la bande continue. La réalisation du dispositif pour la déformation cyclique d'une bande continue selon le mode ci-dessus décrit assure la production de profilés d'une haute qualité, aussi bien d'une forme simple que d'une-forme compliquée, grâce à ce qu'on assure la présence d'importantes contraintes de compression sur les surfaces de contact, un bon corroyage de la zone centrale de la bande et la formation d'une structure fine du métal grâce à une haute rigidité des mécanismes de déplacement des frappes. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références aux dessins non limitatifs annexés,dans lesquels : - la figure 1 montre un dispositif pour la déformation cyclique d'une bande continue, en vue d'ensemble, selon l'invention ; - la figure 2 montre le même dispositif, en vue suivant la flèche A de la figure 1, selon l'invention ; et - la figure 3 montre des frappes se trouvant en position extrême rapprochée au cours de la déformation d'une bande continue, selon l'invention. Le dispositif pour la déformation cyclique d'une bande continue comporte une cage 1 (figures 1 et 2) dans laquelle sont disposées des frappes supérieure et inférieure 3,dont chacune est reliée à un mécanisme 4 ou respectivement , destinées à effectuer leur déplacement, lesquels mécanismes sont montés dans la cage 1 d'une manière symétrique par rapport à l'axe géométrique 6 de cette cage, suivant lequel se déplace la bande continue. Les mécanismes 4 et 5, effectuant le déplacement des frappes,comportent des supports 7 et 8 respectivement. Le support 7 est monté directement sur deux arbres à excentrique 9 et 10 tandis que le support.8 est monté directement sur des arbres à excentrique 11 et 12.Les arbres à excentrique 9, 10, 11 et 12 sont montés dans des paliers 13, reçus dans des logements spéciaux de la cage 1 et ont une excentricité identique, mais ils peuvent être fabriqués avec des excentricités différentes, autrement dit l'excentricité des arbres à excentrique 9 et 10 peut différer de celle des arbres 11 et 12 et le rapport est exprimé par la relation suivante : dans laquelle : h est la distance entre les frappes 2 et 3 (figure 3) à la sortie de la bande continue, est la longueur de la frappe sur laquelle est réalisée la déformation de la bande continue, et est l'angle d'inclinaison de la frappe par rapport à l'axe géométrique 6 de la cage 1 suivant lequel se déplace la bande continue 23 (figure 3). La rotation des arbres à excentrique 9, 10, 11 et 12 (figures 1 et 2) en synchronisme est communiquée par n'importe quelle commande 14 connue ayant des roues dentées 15 et 16 fixées sur les arbres à excentrique 9 et 10, respectivement, et des roues dentées 17, 18 fixées sur les arbres à excentrique 11 et 12, respectivement. Les frappes supérieure et inférieure 2 et 3 sont fixées aux supports 7 et 8 respectivement au moyen d'un assemblage à queue d'aronde et chacune est fixée, par des mécanisme de réglage à cales ayant,pour la frappe supérieure 2, un support 19 et des cales 20 (figure 2) et, pour la frappe inférieure 3, un support 21 et des cales 22. La bande continue 23 est représentée sur la figure 3. Le dispositif pour la déformation cyclique d'une bande continue fonctionne de la manière suivante. On examinera une variante de fonctionnement de ce dispositif, dans laquelle les arbres à excentrique 9, 10, 11 et 12 (figures 1 et 2) ont une excentricité identique. La commande communique la rotation en synchronisme aux arbres 9 et 10 du support 7 du mécanisme 4 de déplacement de la frappe supérieure 2 par l'intermédiaire des roues dentées 15, 16 et aux arbres à excentrique 11 et 12 du support 8 du mécanisme 5 de déplacement de la frappe inférieure 3 par l'intermédiaire des roues dentées 17 et 18. Pendant la rotation des arbres à excentrique 9, 10, 11 et 12, chaque point de la surface de la frappe supérieure 2 et chaque point de la surface de la frappe inférieure 3 effectue un mouvement circulaire dont le rayon est égal à l'excentricité des arbres 9, 10, 11 et 12. Cette cinématique du déplacement des frappes 2 et 3 assure une déformation cyclique et une translation simultanée de la bande continue 23 (figure 3) suivant l'axe longitudinal 6 de la cage 1. Le processus de déformation est réalisé en un cycle de la manière suivante. Une bande continue parvient dans la cage 1 (figure 2) au moment où les frappes 2 et 3 se trouvent en position extrême écartée.- Ensuite, en se rapprochant, les frappes 2 et 3 déforment la bande continue en la faisant se déplacer suivant l'axe géométrique 6 de la cage 1. Dans ce cas, la déformation de la bande se fait à un angle de rotation de chaque arbre à excentrique 9, 10, 11 et 12 qui est égal à /2. Le taux total de déformation de la bande continue est déterminé par l'angle d'inclinaison 0\ (figure 3) d'un tronçon déformant de la frappe par rapport à l'axe géométrique 6 et la longueur de la frappe 2 sur laquelle est effectuée la déformation de .la bande continue 23.La hauteur du profil est déterminée par la distance h entre les frappes 2 et 3 mesurée à leur position extrême rapprochée à la sortie de la bande continue 23. Ainsi, les frappes supérieure et inférieure 2 et 3, déplacées en position extrême rapprochée, forment une cannelure ayant, à l'entrée, la dimension d'une bande continue et à sa sortie, une dimension imposée d'un profil. Cette nature cyclique de la déformation permet d'obtenir une déformation totale de la bande continue pouvant atteindre 80% en une passe, et dans une cage, en faisant appel aux corroyages unitaires relativement faibles en un cycle sur l'étendue de la longueur . Il s'ensuit qu'en montant le support 7 directement sur deux arbres excentriques 9 et 10 ayant une excentricité identique et tournant en synchronisme l'un avec l'autre et avec des arbres excentriques Il et 12 ayant eux aussi une excentricité identique et montés immédiatement sur le support 8, les excentricités de ces deux paires d'arbres étant donc identiques, on offre la possibilité d'augmenter la qualité des profilés produits grâce à la présence de contraintes de compression sur la surface de contact où s'ouvrent les défauts superficiels et, par suite, les cavités et les pores qui se trouvent dans la couche voisine de la surface de contact se trouve soudées, grâce à un bon corroyage de grosses ébauches produites par coulée continue et à l'obtention d'une structure fine,grâce à une haute stabilité de la bande continue pendant sa déformation et à une rigidité élevée des mécanismes de déplacement des frappes. En outre, la consommation d'énergie du processus technologique qui offre la possibilité de déformer des ébauches provenant d'une coulée continue, surtout d'ébauches en acier allié, sans faire appel au nettoyage continu et en utilisant la chaleur du métal coulé,peut être réduite. On élève par ailleurs le rendement du dispositif et on diminue la quantité de métal nécessaire à sa fabrication, par suite de la diminution de son encombrement. la réalisation du dispositif pour la déformation cyclique d'une bande continue où les excentricités des arbres à excentrique 9 et 10 et des arbres à excentrique 11 et 12 sont différentes selon la relation permet de réduire les forces de déformation de la bande continue, par le fait que des zones à forces de frottement dirigées en sens inverse se forment sur le tronçon de déformation 7 des frappes supérieure et inférieure 2 et 3. Cela réduit également l'usure des frappes et augmente le rendement de tout le dispositif. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la déformation cyclique d'une bande continue,du type comportant une cage dans laquelle sont disposées des frappes dont chacune est reliée à un mécanisme de déplacement dont chacun est monté d'une manière symétrique par rapport à l'axe géométrique de la cage suivant lequel se déplace une bande continue et ayant un arbre à excentrique, caractérisé en ce que chaque mécanisme (4 et 5) de déplacement d'une frappe comprend un deuxième arbre à excentrique (10 et 12) qui est monté parallèlement au premier arbre arbre à excentrique (9 et 11) et un support ( 7 et 8) dont chacun est monté directement sur les deux arbres à excentrique correspondants (9 et 10) et (11 et 12) tournant en synchronisme. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arbres à excentrique (9, 10, 11 et 12) ont une excentricité identique. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de l'excentricité des arbres (9 et 10) d'un mécanisme (4) de déplacement de la frappe à l'excentricité des arbres (11 et 12) d'un autre mécanisme (5) de déplacement d'une frappe est exprimé par la relation Dans laquelle : h est la distance entre les frappes à la sortie de la bande continue (23), est la longueur d'une frappe (2 ou 3) sur laquelle s'effectue la déformation de la bande continue (23), alpha est l'angle d'inclinaison du tronçon déformant de la frappe par rapport à l'axe géométrique (6) de la cage (1) suivant lequel se déplace la bande continue.