Brevet FR2639268A1 — publié le 19900525

La présente invention concerne le travail des métaux par déformation et a notamment pour objet un procédé de production d'ébauches à partir d'une brame ainsi qu'un outillage pour sa réalisation. L'invention peut être utilisée pour la production d'ébauches profilées à partir de brames coulées en conti- nu, provenant d'installations de coulée en continu de l'acier dans la sidérurgie ainsi que dans la métallurgie des métaux non ferreux, pour leur utilisation ultérieure dans des constructions mécaniques. On connait un procédé de laminage d'ébauches (SU, A, 757219) consistant à déformer, à partir d'une brame, successivement et simultanément, plusieurs ébauches liées entre elles par des parties intermédiaires dans des canne- lures à deux ou à trois gravures et ensuite à les séparer par cisaillement mutuel suivant des pans coincidants. On connait un procédé de production d'ébauches profilées (SU, A, 755334) consistant à déplacer et à défor- mer simultanément une brame en la séparant ensuite en ébau- ches. Le procédé est réalisé dans une cannelure ayant plusieurs gravures, jusqu'à la formation d'une série d'ébauches qui sont Iiées par des parties intermédiaires puis on sépare définitivement les ébauches dans les canne- lures, en appliquant des efforts vibratoires. Les inconvénients des procédés connus résident dans le grand nombre d'étapes technologiques, o il faut prévoir, pour la séparation de grandes brames, plusieurs cages de laminoir, ainsi que les mauvaises conditions de prise d'une brame par les borrelets des cylindres et une stabilité médiocre de la brame pendant la séparation lon- gitudinale. On connaît des cylindres de laminoir (SU, A, 352684) sur la surface desquels sont pratiquées des gor- ges circulaires ayant une section rectangulaire formant des bourrelets sur le cylindre. Deux cylindres forment une cannelure dans laquelle les bourrelets d'un cylindre sont disposés en face des gorges circulaires correspondantes de l'autre cylindre. Cette construction des cylindres n'assure pas la séparation d'une brame avec un taux élevé de déformation en une seule passe, c'est-à-dire que,pour séparer de gros- ses brames, il faut faire appel à plusieurs cages de lami noir, ce qui augmente la quantité de métal consommé pour la fabrication de l'équipement et diminue son rendement. En outre, les cylindres décrits ci-dessus, utili- sés pour la production d'ébauches, provoquent la déforma- tion de la forme géométrique des ébauches et par conséquent diminuent leur qualité. Dans une installation de forgeage à mouvement oscillatoire du type Koks ("Métaux ferreux",traduit de l'allemand, N 9, 1979, Octobre, Moscou, Metallurgia "Production d'ébauches, de barres et de fils", pages 3 et 4) on utilise, comme outil pour la production d'ébauches, des frappes déplacées en synchronisme l'une par rapport à l'autre et disposées de façon à former une cannelure. Chaque frappe possède une surface de travail. La déforma- tion d'une ébauche est effectuée par les frappes, et à la suite de celle-ci, on obtient un article d'un profil imposé. Les frappes, réalisées selon la conception décrite ci- dessus, assurent une bonne qualité de la déformation d'une ébauche mais elles ne peuvent être utilisées pour la sépa- ration de grosses brames en ébauches distinctes. On s'est donc proposé de mettre au point un pro- cédé de production d'ébauches à partir d'une brame ainsi qu'un outil pour sa réalisation, assurant la production d'ébauches, de préférence, à partir de grosses brames pro- venant de la coulée continue en une seule passe. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un procédé de production d'ébauches à partir d'une brame, con- sistant à déplacer la brame à travers une cannelure et à la déformer simultanément en la séparant, ensuite, en ébau- ches, caractérisé, selon l'invention, en ce que pendant la séparation d'une brame en ébauches, on effectue sa déformation en deux étapes en soumettant la brame, pendant la première étape, à une déformation par cisaillement et, pendant la seconde étape, à une déformation oar cisaillement ainsi qu'à une réduction. Le problème posé est également résolu à l'aide d'un outillage pour la production d'ébauches à partir d'une brame, comportant deux frappes se déplaçant en synchronisme l'une par rapport à l'autre, disposées de façon à former une cannelure, chacune ayant une surface de travail, carac- térisé, selon l'invention, en ce que la surface de travail de chaque frappe est disposée sous un angle par rapport à l'axe géométrique de la cannelure, suivant lequel est déplacée une brame, et possède un tronçon de déformation par cisaillement disposé du côté de l'entrée de la brame dans la cannelure et un tronçon de déformation par cisail- lement et réduction derrière le tronçon précédent, en ce que des rainures sont pratiquées à la surface de travail de chaque frappe, suivant l'axe géométrique de la cannelure et parallèlement l'une à l'autre, et en ce que la profon- deur de chaque rainure, sur la partie de déformation par cisaillement, croît dans la direction de la sortie de la brame hors de la cannelure et la profondeur de la rainure sur le tronçon de cisaillement et de réduction est cons- tante. Il est également avantageux que la section des rai- nures du côté de l'entrée de la brame dans la cannelure soit trapézoïdale pour se transformer ensuite en une sec- tion rectangulaire à la sortie de la cannelure. 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 réalisationdonné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins non limitatifs an- nexés dans lesquels: - les figures 1 et 2 représentent, d'une manière schématique, un procédé de production d'ébauches à partir d'une brame, à l'étape de la déformation par cisaillement, selon l'invention; - les figures 3 et 4 représentent le même procédé à l'étape de la déformation par cisaillement et réduction, selon l'invention; - la figure 5 représente une vue d'ensemble, en coupe, d'un outil pour la production d'ébauches à partir d'une brame, selon l'invention; et - la figure 6 représente une vue d'ensemble d'une frappe. Le procédé de production d'ébauches à partir d'une brame consiste à engager une brame 1 d'une hauteur H (figu- re 1), dans une cannelure à plusieurs gravures qui est for- mée entre des frappes 2 et 3, dont chacune a des saillies 4, dont la hauteur croit dans la direction du déplacement de la brame suivant l'axe géométrique de la cannelure, et des rainures 5 dont la profondeur croit suivant l'axe géo- métrique de la cannelure, et qui s'alternent. Ensuite, la brame 1 est déplacée à travers la can- nelure et est simultanément déformée, en la séparant en ébauches. Dans ce cas, la déformation de la brame 1 se fait en deux étapes. Pendant la première étape montrée aux figu- res 1 et 2, la brame 1 est soumise à une déformation par cisaillement et pendant la seconde étape, montrée aux figu- res 3 et 4, elle subit simultanément une déformation par cisaillement et une déformation par réduction. en consé- quence, des ébauches 6 sont produites d'une largeur "b" et d'une haute eh",comme cela est représenté à la figure 4. L'outil pour la production d'ébauches à partir d'une brame, utilisé pour la réalisation du procédé décrit ci-dessus,comporte deux frappes 2 et 3 que l'on peut voir à la figure 5 et qui sont disposées de façon à former une cannelure, dont l'entrée a le profil de la brame 1 de la figure 1 et la sortie a le profil des ébauches 6 de la figure 4. Chaque frappe 2, 3, possède une surface de tra- vail, qui est disposée sous un angle t (figures 5 et 6) par rapport à l'axe géométrique 7 de la cannelure, suivant le- quel se déplace la brame, et comprenant un tronçon 8 de déformation par cisaillement d'une longueur Jl et un tron- çon 9 de déformation par cisaillement et par réduction d'une longueur 2 Des rainures 5 sont pratiquées à la surface de travail de chaque frappe 2, 3, suivant l'axe géométrique 7 de la cannelure,suivant lequel se déplace une brame, et parallèlement l'une à l'autre. Sur le tronçon 8 de défor- mation par cisaillement, la profondeur de chaque rainure 5 croît dans la direction de la sortie de la brame hors de la cannelure tandis que la profondeur de chaque rainure 5 sur le tronçon 9 de déformation par cisaillement et réduc- tion et est constante. Chacune des frappes 2 et 3 est fixée sur des sup- ports 10 et 11 qui sont réalisés selon n'importe quelle conception connue. L'angle d'inclinaison 'k de la surface detravail, c'est-à-dire de la surface des saillies 4, est choisi selon la condition assurant la prise d'une brame par les frappes 2 et 3. L'outil pour la production d'une ébauche à partir d'une brame peut être réalisé avec des rainures 5 d'une forme rectangulaire, mais il est également possible de réa- liser les rainures de cet outil avec,du côté entrée de la brame dans la cannelure, une section trapézoïdale qui se tranforme progressivement en section rectangulaire. L'outil pour la production d'une ébauche à partir d'une brame fonctionne de la manière suivante. A l'aide d'une commande d'un type connu (non représentée sur le des- sin), les frappes 2 et 3 de la figure 5 sont mises en mou- vement suivant une trajectoire fermée de manière que les saillies de la frappe supérieure 2 s'engagent dans les rai- nures 5 de la frappe inférieure 3 lorsque ces frappes 2 et 3 se sont rapprochées au maximum l'une de l'autre, à la sortie de la cannelure, pour fermer un espace j (figure 4), qui assure l'obtention d'un profil requis de l'ébauche 6 d'une hauteur "h" et d'une largeur "b". Dans ce cas, la brame est soumise simultanément à une déformation par cisaillement montrée aux figures 1 et 2 sur le tronçon 8 de la cannelure et une déformation par cisaillement et réduction montrée aux figures 3 et 4 sur son tronçon 9, ce qui assure une séparation de la brame en plusieurs ébauches, en une seule passe dans une seule cage. Sur le tronçon 8, montré à la figure 5, de la can- nelure, se trouvant entre l'entrée et la section transver- sale correspondant à l'enfoncement de la saillie 4 des frappes 2 et 3 dans la brame à la profondeur représentant au moins 30% de la hauteur 4 de la brame, au moment o les frappes 2 et 3 se sont rapprochées au maximum l'une de l'autre, un espacement i se forme (figure 2) entre la brame et le fond des rainures 5 des deux frappes 2 et 3, c'est-à-dire que la profondeur de l'enfoncement des sail- lies 4 dans la brame 1 est plus petite que la profondeur des rainures 5, ce qui permet de réaliser une déformation par cisaillement sur le tronçon 8. Sur le tronçon 9 de la cannelure, les rainures des frappes 2 et 3 sont réalisées de façon que leur pro- fondeur soit égale à celle de l'enfoncement des sail- lies 4 dans la brame 1, comme on peut le voir aux figures 3 et 4, lorsque les frappes 1 et 2 sont rapprochées au maximum, ce qui permet de réaliser simultanément la défor- mation par cisaillement et la déformation par réduction, sur ce tronçon. Ainsi, la séparation d'une brame en deux étapes permet de réduire notablement la consommation d'énergie grâce à la réduction de la forme de séparation de la brame du fait que, sur le tronçon de déformation par cisaille- ment, l'aire de la surface des frappes entrant en contact avec la brame et, respectivement, l'effort de déformation, sont diminués. Sur le tronçon 9, la réduction de la brame suivant sa hauteur permet d'obtenir, en même temps que la déformation par cisaillement, une forme géométrique cor- recte des ébauches suivant toute la longueur et d'amélio- rer la structure du métal des ébauches. L'emploi de frappes ayant des rainures, dont la section à l'entrée de la cannelure est trapézoïdale et se transforme progressivement, à la sortie de la cannelure, en une section rectangulaire, permet d'augmenter la tenue des saillies des frappes à l'usure et d'augmenter les caractéris- tiques écdnomiques du processus de production d'ébauches à partir des brames. Ainsi, l'utilisation du procédé de production - d'ébauches à partir d'une brame Pt de l'outil pour sa mise en oeuvre permet de produire des ébauches, de préférence, à partir de brames produites par coulée continue en une seule passe, ce qui diminue la quantité de métal néces- saire à la fabrication de l'équipement et réduit la consom- mation d'énergie tout en permettant de produire des ébau- ches de haute qualité. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de production d'ébauches à partir d'une brame,du type consistant à déplacer, à travers une cannelure, une brame et à la déformer simultanément, en la séparant en ébauches, caractérisé en ce que, pendant la séparation d'une brame en ébauches, on effectue sa défor- mation en deux étapes, en soumettant, pendant la première étape, la brame à une déformation par cisaillement et pen- dant la seconde étape, à une déformation par cisaillement et par réduction. 2. Outil pour la production d'ébauches à partir d'une brame, du type comportant deux frappes se déplaçant en synchronisme l'une par rapport à l'autre, qui sont dis- posées de façon à former une cannelure et dont chacune a une surface de travail, caractérisé en ce que la surface de travail de chaque frappe (2, 3) est disposée sous un angle par rapport à l'axe géométrique (7) de la cannelure suivant lequel se déplace la brame, et comporte un tron- çon (8) de déformation par cisaillement qui est disposé du côté de l'entrée de la brame dans la cannelure et un tronçon (9) de déformation par cisaillement et par réduc- tion qui est disposé en aval dudit tronçon (8), en ce que la surface de travail de chaque frappe (2, 3) a des rainures (5) qui sont disposées suivant l'axe géométrique (7) de la cannelure et parallèlement l'une à l'autre, la profondeur de chaque rainure (5) sur le tronçon (8) de déformation par cisaillement augmentant dans la direction de la sortie de la brame hors de la cannelure et la pro- fondeur de la rainure (5) sur le tronçon (9) de cisaille- ment et réduction étant constante. 3. Outil selon la revendicaiton 2, caractérisé en ce que du c6té de l'entrée de la brame dans la canne- lure, les rainures (5) ont une section trapézoïdale qui se transforme en une section rectangulaire à la sortie de la cannelure.