Brevet FR2821769A1 — publié le 20020913

La présente invention concerne un dispositif (à deux varia- -bles) permettant d'Optimiser l'écrouissage sur les fils, barres et tubes métalliques, ferreux et non ferreux, sans porter attein- -te à la santé intrinsèque du métal écroui. La présente invention consiste à appliquer au fil le taux d'écrouissage maximal avant la rupture de celui-ci par double passe en série, soit 2 filières, 2 porte-filières dans une même couleuse. Traditionnellement, sur les Bancs d'étirage/de tréfilage, les productions se font par passes les unes derrière les autres ; on : fait donc de la"Reprise". Sur nombre de Multipasses d'un certain âge, il manque souvent 2 ou 3 passes pour pouvoir opti- - miser la Tréfilabilité complète du métal impliqué, avec les pertes engendrées : sur la résistance du fil, sur la petitesse du diamètre final. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients précités, de multiplier par 1,8 à 1,9 la Producti- - vitre des Bancs de tréfilage ou d'étirage, de créer sur les fils un film fortement compacté anti-usure qui augmentera nettement la longévité des filières et la métallisation des cabestans des machines. Le dispositif selon l'invention, par sa double passe en ligne, alliée à un régime hydrodynamique remarquable pendant l'opération écrouissage, permet de"restaurer"bon nombre de défauts de surface par matages successifs du"fond d'entaille" ; tout défaut de surface étant prohibé pour la déformation ulté- - prieure du fil et pour Tenue en fatigue. Le dispositif selon l'invention comprend 2 variantes par- - ticulières de réalisation : l) Sur les bancs de tréfilage ou d'étirage, la Figure 1 repré- - sente le dispositif contenu à l'intérieur de la couleuse (18). Les filières (3) et (4) sont montées chacune sur un portefilière emboité dans la couleuse. La filière (4) est équipée d'un montage très haute pression, soit un tube (13) fileté avec un manchon (2) qui lui-même s'appuie sur une pièce métallique de forte épaisseur, soudée sur les flasques de la couleuse. Le lubrifiant : graisses coulantes, huiles extrême pression ou savons mous (coulants), s'écoule au moyen d'un entonnoir translucide emboité dans l'orifice (8). La filière (3) est devancée par un tube haute pression (6). Dans l'espace (20) on peut y mettre le même lubrifiant qu'en (8) si cela s'avère nécéssaire. Les tubes (6) et (13) sont de forte épaisseur et de haute dureté, de 54 HRC (dureté Rockwell C) à 3500 HV (dureté Vickers), soit en acier trempé, soit en céramique ou diamant, pour pouvoir atteindre les 3500 HV ; les tubes, intérieurement, seront cylyndriques ou coniques et terminés par un cône poli-miroir qui épouse parfaitement le cône poli-miroir de la filière. Selon une variante du dispositif selon l'invention, les Bancs de Tréfilage ou d'Etirage pourront être munis à la-sortie des 2 passes d'écrouissage d'un système CND (Contrôle Non Des- - tractif) qui indique l'état de surface des fils et mesurera l'ampleur du phénomène"Restauration des défauts de surface"par matages successifs du"fond d'entaille". A titre indicatif non limitatif, la page 8 propose un Plan d'Ecrouissage Optimisé pour une gamme de FM (Fil Machine) de 10 à 18 m/m, en ayant pour objectif, dans sa conception, de réduire de 2 m/m sur le diamètre (lm/m sur le rayon) la provision initiale, en gardant à l'esprit que la quasi-totalité des défauts de surface ont une profondeur inférieure à 1 m/m, et que le dis- - positif selon l'invention vise à"marteler"le fond d'entaille ; ce dernier est la cause première des Casses en clientèle lors du formage et (ou) pendant les tests de fatigue (selon les lois de la Résistance des Matériaux). La figure 1 représente le tambour (20) du Banc avec son galet (11) de cintrage du fil. Le support (16) de la bobine (17) avec ses 4 vis (15) de réglage de l'assise de la bobine par rapport au passage du fil dans celle-ci. L'entrée de la couleuse (18) est munie d'une bague porte-filière (guide) avec sa vis (14). Pour les fins de botte, une cellule (19)"présence produit"déclenche l'arrêt du Banc et fait baisser, après coup, le patin (12) en car- - bure de tungstène sur le galet (ll) emprisonnant la queue du fil. A titre d'exemple non limitatif, l'opérateur peut redémarrer son banc à petite vitesse en surveillant que la queue de botte ne"fouette"pas la bobine CND au passage ; Ou bien, le Fabricant peut adjoindre un automate programmable qui gèrera cette opéra- - tion"Queue de botte". Le dispositif selon l'invention prévoit une couleuse (18) rétractable montée sur 4 galets et 2 rails avec une course 21-22 Le blocCND (16) est rétractable latéralement avec une course 23-24. Pendant l'opération"Enfilage", le bloc (16) est rétracté, l'opérateur amène la pointe du fil sur le galet (11) il décroche le chien, recule la couleuse en position 21, met en place le bloc CND (16) qui est monté sur 2 rails. Il ramène la couleuse (18) en butoir 22 en faisant passer la pointe du fil dans la bobine CND, en réammarant le chien quand la pointe du fil se trouve à la sortie du galet (11). A titre indicatif, si l'appointeuse (réalisant les poin- -tes sur les fils) permet de réaliser une longue pointe, et si la distance 25-26 est la plus courte possible, toute l'opération décrite précédemment n'a plus lieu d'exister, en particulier si le banc n'est pas muni de système CND. 2) Sur les Multipasses, le dispositif selon l'invention possède une deuxième variante indiquée par la figure 2. La double passe se fait par 2 filières cylindriques (-3) et (4) emboitées dans une bague bronze (2) de forte épaisseur qui elle-même est engagée dans le porte-filière (l). Les surfaces de contact 10-1 ont un polissage soigné, environ Ra=0, l micron (rugosité) pour favoriser les échanges thermiques. Le manchon mé- - gallique (5) enfilé par justesse dimensionnelle reçoit lui-même le tube (6) ; le tube (6) de forte épaisseur et haute dureté, de longueur et d'entrefer (fil-tube) optimisés sert de système hau- -te pression pour le fil (7) qui fait office de piston compres- - sieur. Le savon liquide de forte viscosité ou savon poudreux ou graisse coulante peut être introduit en (8) sur le fil par le moyen d'un entonnoir posé sur la couleuse ; les viscosités huiles, graisses, polymères sont de 200 à 1000 Centistokes et plus. A titre d'exemple non limitatif, les pages 6 et 7 donne sous forme de tableau une gamme générale : diamètres de fils/dia- -mètres de tubes avec la formule de calcul de l'incrément des diamètres des tubes intérieurement cylindriques, mais qui pourront être coniques, à titre non limitatif. La page 9 donne les courbes, en valeurs réelles mesurées, du rapport : Contrainte de Tréfilage sur la Résistance du fil Le rapport 9 a une croissance proportionnelle sur l'écrouissage réparti=ln Sols, Les formules ci-dessous donnent les modèles mathémati- - que de base du TREFILAGE : 1-E = (l-e) (1-ex) (l-e) (l-e).... etc= So/S (Ecrouissage total) 4 L-1-4- - ln 1-E = ln (l-e) +ln (lnl-e) +ln (l-e) +.... (e, e e : écrouissages partiels. =lnSo/S =-ln 1-E =+++...... (Somme des t partiels). 14, + 4 La règle du dispositif selon l'invention permet d'ap- - plique un y de 0, 75, soit 2 passes à 22% d'écrouissage, sans risque de casse sur la machine, ni d'endommagement sur le produit. L'étude en valeurs réelles a été exécutée avec succés ; il est à noter que l'influence"Carbone"du produit est peu marquée, ainsi que l'effet"Nuance"de l'acier. Le dispositif selon l'invention peut être installé préférenciellement, et à titre non limitatif, sur les 2 ou 3 pre- -mières passes de la multipasse, si on juge que le nombre de pas- - ses de cette machine est insuffisant pour obtenir l'écrouissage total désiré ; ci-après un exemple numérique : - soit une Multipasse de 7 passes. On veut unie-=2, 23, soit 10 passes X 0, 223 ou 10 passes à 20% d'écrouissage. (rappel : ln 1-e ou ln 1-0, 2=0, 223 = & partiel. Q=2, 23 correspond à un fil de 7 m/m à tréfiler au 2, 29 m/m au fini. Le Fabricant peut, à titre indicatif, équiper les 3 premières passes ou alors, répartir l'écrouissage sur l'ensemble de la ma- - chine en se servant du dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention prévoit d'utiliser des filières cylindriques selon le Standard Européen de la page 10, donné à titre indicatif. Les filières seront carbure de tungstène micro-grains réalisées selon les procédés HIP (Haute Pression Isostatique) ou en diamant, naturel ou synthétique, , ou avec les céramiques industrielles de très haute dureté du type : nitrure, borure, carbure, carbo-nitrure, a titre non limitatif. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à Optimiser l'écrouissage des bancs et des multipasses avec une visée d'Augmentation marquée de la Production de 1,8 à 1,9 fois plus. Compte tenu que la quasi-totalité des défauts de sur- - face ont une profondeur inférieure à lm/m, le dispositif selon l'invention, par son régime hydrodynamique (de l'écrouissage) re- - marquable, est particulièrement destiné à procéder à une"restau- - ration avancée"des défauts de surface. Le volume et la fréquence de ces défauts précités péna- - lisant nettement le Fabricant, le dispositif selon l'invention agit de façon notoire sur la Productivité des Bancs de tréfila- - ge et d'étirage des métaux. Modèle des Tubes de base a : Cône polieRa #.-2. Ra-Angle Précis (Rodé sur 1 filière modèle) MO Montage des Tubes pat0 de fils Formules de calcul de l'incrément ##. a. D = 19. 40 x 0.8925" b-D = 9. 80 x h8660 ei : Diamètre intérieur des tubes cylindriques. PLAN D'ECROUISSAGE Optimisé Standard européen Diamètre Standard Standard recommandé américain asiatique (1) Noyau Monture De à D H D H 8 4 12 0, 1-1, 5 R1 vviW101 10 8 28 16 0, 2-2, 5 R2 W2-W3W102 12 10 20 0, 3-3, 5 R3-R4 V\13W4- 14 12 28/43 22 0, 4-4, 5 R4 W104 W104 16 13 25 os5-6 R5 W1404 , W104 43 20 17 32 1 5-8 R6-R7 W5W6- 25 20 53 35 2, 5-10, 5 R8 W6W106 30 24 75 40 3, 5-13 R9 W1707 W107 1 REVENDICATIONS l) Dispositif pour Optimiser au maximum l'écrouissage sur les fils, barres, tubes métalliques, ferreux et non ferreux, com- - portant deux variantes, et qui est caractérisé par : - Premièrement, sur les bancs de tréfilage ou d'étirage par le montage de la figure l ; soit deux filières (3) et (4) montées sur leur propre porte-filière ; la filière (4) reçoit un tube cy- - lindrique ou cônique (1) fileté dans un manchon (2) qui luimême s'appuie sur une pièce (5) de forte épaisseur soudée sur les flasques de la couleuse (18). Le tube (6) se trouve libre sur le fil et s'emboite dans le cône de la filière. Le lubrifiant est introduit dans l'orifice (8) par le moyen d'un entonnoir qui vient s'y emboîter. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les tubes (13) filetés et les tubes (6) libres sont de forte épaisseur et de haute dureté comprise entre 54 HRC-dureté Rockwell C-et 3500 HV-dureté Vickers-et dont leur extrémité conique épouse parfaitement le cône de la filière, sachant que les 2 surfaces en contact auront une rugosité voisine de 5/100 de Ra (en microns). 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les filières sont en carbure de tungstène micro-grains con- --cures selon le procédé HIP (Haute Pression Isostatique) ou en céramiques industrielles du type : nitrure, borure, carbure, carbo- - nitrure, ou, en diamant naturel ou synthétique. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les Lubrifiants sont des hui- - les ou graisses coulantes tous deux de type"extrême pression" de viscosité allant de 200 à 1000 Centistokes et plus ou, des savons poudre. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en c que, sur les Produits dont le critère"Etat de Surface"est un élément impérieux, le banc de tréfilage ou d'étirage sera équipé d'un système CND (Contrôle Non Destructif) à la sortie de la double passe, ce qui est décrit par la figure 1 : L'assise (16) qui est dotée de 4 vis de règlage- (15), supporte la bobine CND qui envoie ses informations à une Centrale de Traitement. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la valeur de doit être comprise entre 0, 60 et 0, 80 en ca- - liant toutefois les fabrications sur une valeur optimale de =0, 75 selon les résultats d'-étude de la page 9. 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que qu'il comporte, selon la figure 2, une bague en bronze de forte épaisseur (2) emboitée dans un porte-filière (l). Les deux filières (3) et (4) ainsi que le manchon métallique (5) sont enfilés par justesse dimensionnelle dans la bague Bronze (2) ; deux vis (9) filetées dans la bague (2) viennent bloquer le manchon (5) qui possède un sillon conique sur son périmètre ; le : tube (6) est, soit enfilé par justesse dimensionnelle dans le manchon (5), soit fileté avec le manchon (5). Les tubes (6) de forte épaisseur et de haute dureté peuvent avoir l'intérieur, soit cylindrique, soit conique d'un angle compris entre l'et 10 , en visant toutefois 1, 5 . Compte tenu de la vitesse du fil/com- - presseur (7) et de Haute Viscosité du lubrifiant extrême-pres- - sinon, la filière (3) n'aura pas besoin d'apport de lubrifiant supplémentaire.