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PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR'LA FABRICATION DE FIL METALLIQUE.
'La présente invention concerne un nouveau procédé et un appareil- lage pour la fabrication de matières sous forme de fil par réduction progre's- sive de la surface de la section de la matière.
Jusque ici ceci a été généralement réalisé par le procédé ordinai- re d'étirage de fil,, dans lequel on réduit le diamètre de la matière en la tirant à travers une filière de forme convenable,, Il y a inévitablement un frottement considérable entre le fil et la filière, quel que soit le soin que 1-on prenne dans la préparation et la lubrification de la surface du fil.
Ceci entraîne une usure de la filière qu'il est nécessaire de mettre hors de service de temps en temps pour la réparer et éventuellement de changer quand les réparations ne sont plus possibles. De plus, en raison du frotte- ment entre la filière et la surface du. fil, 1-'énergie nécessaire pour étirer le fil à travers la filière est considérablement .supérieure à celle nécessai- re pour simplement déformer plastiquement le fil de la quantité désirée.
La présente invention apporte un procédé perfectionné de fabrica- tion du même produit final. Par comparaison au procédé ordinaire on peut fa- briquer le produit avec une moindre dépense d'énergie, au moyen d'un appareil- lage plus simple et moins coûte=, sans usure des filières et sans nécessiter de préparation ou de lubrification de la matière.
Le nouveau procédé consiste essentiellement à étirer progressive- ment le fil en le déroulant d'un tambour rotatif et en 1'enroulant sur un au- tre tambour tournant à une vitesse circonférentielle supérieure, le fil étant chauffé puis refroidi pendant son passage entre les tambours. La différence nécessaire entre les vitesses circonférentielles peut être obtenue soit en réalisant le tambour d'enrcoulement sur lequel on enroule le fil plus grand que le tambour de déroulement,..ou en faisant tourner le tambour d'euoulement plus rapidement que le tambour de déroulement, ou par une combinaison des deux moyens.
Le procédé diffère en principe d'un simple étirage en ce qu'il est continu, et que la force totale d'étriae agit à tout instant sur une pe- tite partie seulement de la longueur totale du fil qui est simultanément
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chauffée peur réduire sa résistance à la déformation. Il est par conséquent possible, en exerçant un contrôle local des conditions de déformation d'éti- rer des matières qui tendent à se déformer localement et dans lesquelles une déformation locale entraîne rapidement la rupture.
Un tel contrôle est exercé par une variation-. convenable de la vi- ese, de la proportion du diamètre de tambour à la taille du fil, du degré de chauffage du fil et de la durée de refroidissement ou de trempe.
Deux dispositifs d'appareillage pour la fabrication de fil par le procédé de la présente invention sont décrits à titre d'exemple correspondant au dessin annexée sur lequel: la figure 1 représente une élévation schématique du premier dispo- sitif, la figure 2 représente une vue en plan de ce premier dispositif, et la figure 3 représente une vue en élévation du second disposi- dans lequel les parties analogues à celles des figures 1 et 2 sont dé- signées par les mêmes références.
Sur ce dessin le premier dispositif comprend un tambour de dérou- lement 10 et un tambour de enroulement 11 de même diamètre et de axes parallèles disposés à une certaine distance 1-'un de 1'autre
Le tambour d'enroulement 11 est actionné par un moteur 12 qui grâ- ce à une courroie 13 actionne un arbre 14 relié par un engrenage 15 à un axe 16, sur lequel est monté le tambour d'enroulement 11 L' arbre moteur 14 est également relié à un autre arbre 17 par un embrayage 18 et un train d'engre- nage à réduction 19, l'arbre 17 actionnant le tambour de déroulement 10.
Pra- tiquement le train d'engrenage 19 est de préférence une boîte d'engrenage don- nant un rapport d'engrenage variable de façon continue.
Le fil 9 est tiré sur le tambour de déroulement 10 depuis une bo- bine de stockage 20, et alimente une autre bobine de stockage 21 depuis le tambour d'enroulement 11 Au moyen de courroies 22 et 23 les bobines de stoc- kage 20 et 21 sont actionnées aux mêmes vitesses périphériques que leurs tam- ' bours associés 10 et 11 de telle sorte que le fil 9 n'est que sous une lé- gère tension pendant son transfert depuis la bobine 20 sur le tambour 10 et depuis le tambour 11 sur la bobine 21
Dans ce dispositif particulier, on chauffe le fil en le faisant traverser par un courant électrique au moyen de rouleaux de cuivre 24, 25, 26 et 27 qui peuvent être soumis à des ressorts pour assurer leur bon contact avec le fil.
On alimente le courant aux rouleaux 24, 25, 26, 27, depuis le secondaire d'un transformateur principal d'alimentation 28, sa valeur étant ajustée au moyen d'un rhéostat de telle sorte que le fil 9 soit chauffé pen- dant son passage entre les. deux paires de rouleaux. Pratiquement la trempe du fil chauffé 9 se produit juste avant les rouleaux 26 et 27 au moyen d'une pul- vérisation de liquide par un ajutage 30 alimenté par un tuyau 31 et réglé par un robinet 32.
D'ajutage 30 est disposé avant les rouleaux 26 et 27 car il est préférable de tremper quand le fil 9 tend encore à s'échauffer On peut utiliser pour la trempe de 1-'eau.. de l'huile ou d'autres liquides ou bien on peut remplacer 1'ajutage 30 par un bain contenant un métal fondu tel que du plomb, ou un sel fondu, comme il sera décrit plus loin à propos de la figure 3. Pendant son passage entre les deux paires de rouleaux le fil 9 peut tra- verser un tube métallique 33 dont la surface intérieure est polie et compor- tant des connexions d'entrée et de sortie 34 et 35 pour 1'alimentation d'un gaz inerte tel que de l'azote dans l'intérieur du tube 33.
Ce tube 33 sert à réduire les pertes de chaleur par rayonnement du fil et peut être également utilisé pour maintenir une atmosphère inerte autour du fil chauffé pour ré- duire 1'oxydation de surface qui résulterait dans une trop grande mesure.
Le tube 33 n'est pas essentiel à moins qu'une atmosphère contrôlée ne soit nécessaire ou que les pertes par rayonnement soient indésirables.
En fonctionnement, un nombre suffisant de tours de fil 9 sont en-
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roulés autour des tambours 10 et 11 pour assurer un effet de cabestan sans glissement. Quand on met en marche, on désembraye le tambour de déroulement 10 grâce à 1'embrayage 18 de telle sorte que le tambour 10 tourne libre- ment à la même vitesse périphérique que le tambour d'enroulement 11 sous la tension du fil 9 à 'étirer.
On fait alors passer du courant à travers le fil 9 grâce aux rouleaux 26-27 et quand on a atteint une température prédéterminée on manoeuvre 1' embrayage 18 pour actionner positivement 1' arbre 17 à partir du train d'engrenage de réduction 19. Grâce à la démultiplication de la engrenage la vitesse périphérique du tambour 10 est inférieure à celle du tambour 11, de telle sorte qu'une tension est appliquée au fil 9 au moment où il passe entre les tambours 10 et 11 et un étirage localisé du fil se produit pendant son passage entre les rouleaux quand la température,du fil est telle que quand on applique la tension on atteint la limite de résistan- ce de la matière.
Avant qu'une striction ait pu se produire, cependant, la trempe a lieu.
Les conditions de production d'une réduction déterminée du dia- mètre sont déterminées empiriquement pour chaque type de matière de la ma- nière suivante. A partir de la réduction nécessaire on peut calculer les vi- tesses périphériques relatives des tambours 10 et 11 1-'engrenage 19 étant monté de façon correspondante et on choisit alors une valeur du courant que l'on estime convenable. On met alors en marche comme on 1'a déjà décrit; si le courant est trop faible, la température du fil est insuffisante avec la tension appliquée pour que on atteigne la limite de résistance localement, et le fil se rompt.
D'autre part si le courant est trop élevé, la limite de résistan- ce sera atteinte trop tôt avant la trempe et la striction du fil se produit avec la rupture qui en résulte. De cette façon on peut déterminer les cou- rants maximum et minimum pour les types standard de fil. On peut contrôler les propriétés ¯mécaniques et métallurgiques du fil étiré dans une certaine mesure par la température la plus élevée à laquelle le fil est porté, la vi- tesse de trempe, la vitesse et le rapport de diamètre des tambours par rap- port à la taille du fil.
Le second dispositif est analogue au premier d'une façon générale, la principale différence étant qu'au lieu d'actionner positivement le tam- bour de déroulement 10 par 1$ arbre 14 le tambour tourne simplement à cause de la tension produite sur le fil 9 en raison de la rotation du tambour d en- roulement 11., Dans le but de produire la différence de vitesse périphérique nécessaire on prévoit un dispositif de frottement réglable 36 pour appliquer un frein à 1'arbre 37 accouplé par la engrenage 38 au tambour de déroulement 10 Ceci permet un réglage continu des vitesses périphériques relatives des tambours 10 et 11,
de telle sorte que 1-'on peut réduire de façon continue la réduction du fil pour maintenir un diamètre de sortie constant quelle que soit la taille d'entrée Une autre modification réside dans le fait que l'on utilise pour la trempe un bain de plomb 39 qui donne naturellement une tempé- rature de trempe plus élevée que des liquides tels que le eau., température désirable dans certains cas.
On a trouvé possible de réaliser des réductions de section allant jusque a 40% par le procédé selon l'invention et 1'on croit que des réductions encore plus grandes sont possibles.
Le procédé peut ne pas convenir pour la fabrication complète de fils à haute résistance à la tension, tels que ceux nécessaires pour les res- sorts ou les câbles, car 1'étirage à travers des filières donne un fil qui par lui-même est résistant et ductile, Cependant il y a une limite au nombre de passes que l'on peut réaliser à travers les filières avant qu'il ne soit nécessaire de traiter le fil thermiquement pour permettre un étirage supplé- mentaire. Ainsi, même pour les fils ductiles,, 1-'invention est très utile en ce qu'on peut réduire le fil à un diamètre prédéterminé par ce procédé 'puis réaliser les réductions finales par des filières, pour donner au produit fini les propriétés souhaitées.
A titre dillustration on peut citer qui'un fil d'acier doux étiré
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de 3 mm de diamètre a été réduit de 40 % en section par étirage dans un ap- pareil du type décrit, le fil se déplaçant à une vitesse d'approximativement 1,80 m par minute, avec une distance entre les rouleaux conducteurs d'appro- ximativement 45 cm
Bien que dans le dispositif décrit le fil ait été traité par une trempe suivie d'un recuit, il est également possible de donner au fil un traitement isothermique., De plus bien que dans ce dispositif on ait traité le fil par passage d'un courant électrique à travers la partie sous tension, on peut utiliser d'autres modes de chauffage du fil, par exemple le passage à travers un four.