Brevet FR2739042A1 — publié le 19970328

L'invention concerne le calibrage des cylindres à épaulement d'un laminoir à cylindres obliques, pour le laminage à chaud de tubes à partir de corps creux préperforés par l'intermé- diaire d'un mandrin, comportant au moins trois cylindres décalés l'un par rapport à l'autre de 120 , inclinés par rapport à l'axe de laminage, et agencés de façon pivotée par rapport à l'axe de laminage, présentant, à chaque fois, une partie d'entrée, une partie de travail (épaulement), et une partie de lissage, ainsi que des transitions continues entre les parties individuelles de chaque cylindre à épaulement, la transition de la partie d'entrée à la partie de travail du cylindre à épaulement étant déterminée par un contour de calibre, qui présente un rayon de courbure. Un tel calibrage est connu par le document DE-1 602 017. Des cylindres à épaulement du type précédemment décrit sont utilisés lors de la fabrication de tubes ayant des épais- seurs de paroi moyennes et fortes et sont utilisés, par exemple, dans le procédé de laminage Assel pour fabriquer des tubes en acier de paliers à roulement et des parties de tubes rotatifs à paroi épaisse ayant un rapport diamètre/ épaisseur de paroi d'environ 16:1. Ils sont utilisés lorsqu'une surface parfaite et des tolérances étroites sont exigées, comme cela est le cas, en règle générale, lors de la fabrication de tubes en acier de paliers à roulement. Les laminoirs à cylindres à épaulement travaillent selon le principe du laminage à cylindres obliques par l'intermé- diaire de mandrins, trois cylindres coniques étant en engagement. Les cylindres de travail (cylindres à épaule- ment) du laminoir Assel sont constitués essentiellement d'une partie d'entrée, qui est formée, en règle générale, d'un cône d'entrée à faible inclinaison, d'une partie de travail avec l'épaulement de travail et d'une partie de lissage, à laquelle se raccorde la sortie. Le cône d'entrée ou la partie d'entrée présente le rôle de détecter la loupe, de la tourner et de la tirer, avec une avance continue, sur le mandrin. A la partie d'entrée, se raccorde la partie de travail, dénommée également épaulement de travail ou partie à épaule- ment, une modification du type gradin du diamètre du cylin- dre dont la hauteur de gradin dépend de la matière à trai- ter. Plus l'épaulement ou le gradin est élevé, plus grande est la sollicitation de la matière. Le rôle de l'épaulement est de réaliser une réduction élevée de l'épaisseur de paroi à l'intérieur d'une zone relativement étroitement limitée, pour utiliser l'influence appropriée de la stabilité de forme de l'ébauche de tube à paroi épaisse sur la réparti- tion de la modification de forme orientée tangentiellement et axialement. La partie de lissage s'y raccordant a pour but de libérer partiellement le tube du mandrin et de lisser la surface du tube. Dans des calibrages usuels de cylindres à épaulement, le contour de calibre de la partie d'entrée, la partie de travail et la partie de lissage, est constitué de segments droits qui sont reliés ensemble, sous forme de segment de cercle, par des transitions continues. L'inconvénient du calibrage connu consiste en ce qu'il se produit une répartition inappropriée de la pression de laminage dans la zone de la transition de la partie d'entrée dans la partie de travail (partie à épaulement) du cylindre. Dans ce cas, il ne se produit que de petites contraintes de pression radiales, ou éventuellement pas du tout, selon le choix de la valeur du rayon de transition entre la partie d'entrée et la partie de travail. Comme la matière de laminage est soumise, à cet endroit, à une modification de forme du type cintrage, il agit de plus, sur la surface de celle-ci, des composantes de contrainte de traction nota- bles. En totalité, il règne ainsi, dans la zone de transi- tion entre la partie d'entrée et la partie de travail, un état de contrainte qui favorise la création et la propaga- tion de défauts de matière (fissures). La présente invention a pour but, à partir des cylindres à épaulement connus, de trouver un nouveau calibrage grâce auquel la génération et la propagation de défauts de lami- nage par des contraintes de pression de laminage insuffisam- ment élevées sont évitées dans le calibre. Pour atteindre ce but, il est proposé, selon l'invention, que le rayon de courbure décroît continuellement dans le sens de laminage. Grâce au contour de calibre choisi, on obtient que, dans la zone critique du cylindre à épaulement, il se produit des contraintes de pression notablement plus élevées qui diminuent la génération et la propagation de défauts de matière (fissures). L'avantage du calibrage consiste ainsi en l'augmentation de la répartition radiale des contraintes de pression dans la zone critique du point de vue de la technique de déformation, sans limiter les avantages du calibrage à épaulement. Cela permet ainsi l'utilisation de la technologie du laminage à épaulement ou du laminage Assel en particulier dans le domaine de dimen- sion élargi à paroi mince. Dans des développements de l'invention, il est proposé que le contour de calibre déterminant la transition soit réalisé comme arc de parabole ou d'hyperbole ou comme portion de spirale. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre le contour de calibre d'un cylindre à épaulement selon l'invention. La figure 2 montre le contour de calibre d'un cylindre Assel usuel. Sur la figure 2, il est représenté un contour de calibre usuel d'un cylindre Assel, la référence numérique 1 dési- gnant le cylindre à épaulement représenté uniquement par- tiellement, qui, dans le sens de laminage 2, est constitué de la partie d'entrée 3, la partie de travail 4 et la partie de lissage 5. La partie d'entrée est conique, avec un angle de cône a1 et se prolonge, avec le rayon de courbure R1, dans la partie de travail 4, qui est réalisée de même sous forme conique avec l'angle de cône a2. La transition de la partie de travail 4 à la partie de lissage 5 se produit de même par un rayon de courbure qui est désigné par R2. La loupe de tube est désignée sur la figure 2 par 6; le tube laminé et lissé est représenté par 7. La référence numérique 8 désigne le mandrin à l'intérieur du tube. Sur la figure 1, il est représenté le calibrage selon l'invention, les angles a1 du cone d'entrée de la partie d'entrée 3 et a2 de la partie de travail 4 étant de même désignés, ainsi que le rayon de transition de la partie de travail 4 à la partie de lissage 5 avec le rayon de courbure R2. La transition en forme d'arc de cercle selon l'état de la technique de la partie d'entrée 3 à la partie de travail 4 a lieu, selon l'invention, par un contour de calibre désigné en totalité par 9, qui présente un rayon de courbure diminuant continuellement dans le sens de laminage 2. En d'autres termes, le contour commençant tout d'abord de façon plane dans la partie d'entrée 3 se courbe vers la partie de travail 4 en croissant et se poursuit dans la partie de travail 4 dans l'épaulement du cylindre à épaulement 1. De cette façon, on obtient que, dans la zone critique du contour de transition 9, il se produit des contraintes de pression notablement plus élevées qui empêchent la généra- tion et la propagation de fissures dans la loupe 6. En même temps, les avantages du calibrage à épaulement -- concentration de la déformation principale sur une zone étroitement limitée-- sont conservés, lesquels seraient perdus par une simple augmentation du rayon R1 sur la figure 2. REVENDICATIONS 1. Calibrage des cylindres à épaulement d'un laminoir à cylindres obliques, pour le laminage à chaud de tubes à partir de corps creux préperforés par l'intermédiaire d'un mandrin, comportant au moins trois cylindres décalés l'un par rapport à l'autre de 120 , inclinés par rapport à l'axe de laminage, et agencés de façon pivotée par rapport à l'axe de laminage, présentant, à chaque fois, une partie d'entrée, une partie de travail (épaulement), et une partie de lis- sage, ainsi que des transitions continues entre les parties individuelles de chaque cylindre à épaulement, la transition de la partie d'entrée (3) à la partie de travail (4) du cylindre à épaulement (1) étant déterminée par un contour de calibre (9), qui présente un rayon de courbure, caractérisé en ce que le rayon de courbure décroît conti- nuellement dans le sens de laminage. 2. Calibrage des cylindres à épaulement d'un laminoir à cylindres obliques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contour de calibre (9) déterminant la transition est un arc de parabole ou d'hyperbole. 3. Calibrage des cylindres à épaulement d'un laminoir à cylindres obliques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contour de calibre (9) déterminant la transition est une portion de spirale.