La présente invention concerne un procédé et un appareil d'étirage d'un matériau tubulaire à travers au moins deux filiéres.
Un moyen ancien et bien connu permettant la réduction de l'épaisseur de paroi et du diamètre d'un matériau métallique tubulaire a été le banc d'étirage. Avec le banc d'étirage, le procédé consiste à faire passer un tube de manière rectiligne à travers une première filière pour effectuer la première réduction. Une fois que le tube est réduit, on change la filière en vue de la réduction suivante ou bien on fait passer le tube sur un autre banc d'étirage, ce procédé étant répété pour chaque réduction jusqu'à ce que le tube soit amené à une dimension et à une épaisseur de paroi voulues. Cette opération d'étirage a pour résultat un allongement progressif du tube, et par conséquent les bancs d'étirage sont excessivement longs et leur encombrement très important.
De plus, ces bancs d'étirage produisent des éléments de tube rectilignes qui sont quelque peu encombrants à manipuler et fréquemment endommagés lors du transport des tubes d'un banc d'étirage à un autre pour effectuer les opérations d'étirage successives.
Ces difficultés soulevées par les conditions d'encombrement et de manipulation ont amené à utiliser un type différent d'appareils d'étirage. C'est un grand tambour cylindrique que l'on fait tourner pour faire passer un tube à travers une filière disposée côté entrée du tambour . Ces appareils présentent des avantages certains en ce qui concerne les conditions d'encombrement, et le tube ainsi étiré est enroulé de façon que sa manipulation soit plus commode. Toutefois, comme on l'explique ci-après, les appareils présentent également certains inconvénients.
Un type plus moderne actuellement utilisé pour l'étirage de longs tubes métalliques, en particulier de tubes non ferreux, comporte un tambour utilisé avec un agencement rotatif constitué de grands paniers ouverts, chaque panier étant monté de manière à tourner sur son axe vertical, et de manière à se déplacer en tournant dans un plan horizontal sur un carrousel. Le carrousel est constitué d'un transporteur qui amène et place successivement dans une position repérée les paniers vides sous un tambour disposé sens dessus dessous, tandis que des paniers contenant des tubes ou blooms à étirer sont placés dans un endroit repéré en amont d'une filière. Pour étirer le tube avec ce dispositif, on introduit un mandrin dans une extrémité libre du tube contenu dans le panier placé dans une position repérée, on pointe le tube et ensuite on le dirige à travers la filière et on le fixe au tambour.
On fait ensuite tourner le tambour de manière à entrainer le tube à travers la filière et sur le tambour de façon qu'il s'y enroule, les enroulements tombant par gravité dans un panier tournant vide.
Lorsque l'étirage est terminé et que le panier contenant le bloom est vide, le panier suivant de tube non étiré est amené à sa place par le carrousel en vue de l'opération d'étirage. De cette manière, la totalité des paniers contenant des tubes à étirer sont successivement mis en place en vue de l'opération d'étirage. Lorsque les tubes de tous les paniers ont été étirés, on change la filière en vue de la réduction suivante, et on répète le procédé ci-dessus.
Le dispositif et le procédé d'étirage de tube tels qu'on les a décrits brièvement ci-dessus présentent des inconvénients graves.
L'inconvénient le plus grave est probablement la lenteur essentielle de l'opération qui a une influence directe et défavorable sur le prix de revient de la production de tubes étirés. Par exemple, si le carrousel comporte sept paniers contenant des tubes à étirer, et qu'il faille huit étirages pour réduire le tube au diamètre et à l'épaisseur de paroi voulus, cinquante-six (7 x 8) opérations d'étirage successives sont nécessaires. Ceci entraîne huit changements de filières et de mandrins et cinquante-six opérations d'indexation pendant lesquelles aucun tube n'est produit. De plus, pendant les opérations d'étirage, le tube est à découvert dans les paniers ouverts, d'où la possibilité d'éventuelles détériorations du tube et l'éventualité de dépôts de corps étrangers sur sa surface.
Etant donné que les filières doivent être lubrifiées pour l'opération d'étirage, une pellicule d'huile recouvre la surface du tube, ce qui permet à ces corps étrangers en contact avec la surface d'y adhérer. En outre, les paniers eux-mêmes constituent une source de corps étrangers. Les paniers, qui sont en général en acier, sont raclés et éraflés au cours de leurs manutentions, de sorte que souvent des particules et des copeaux d'acier se déposent sur la surface du tube, étant donné que le tube est continuellement étiré à partir des paniers et ramené à ces derniers. Lorsque le tube est étiré, les corps étrangers qui y adhèrent sont entraînés dans l'orifice de la filière et amenés à pénétrer de force dans la surface du tube.
A mesure qu'au cours du processus d'étirage la paroi du tube est progressivement amincie, les corps étrangers constituent un défaut dans la paroi du tube, défaut dont la gravité augmente avec chacune des réductions successives. Le problème devient particulièrement grave avec des tubes dont l'épaisseur de paroi a une dimension qui n'est pas sensiblement supérieure à celle de la particule elle-même ou du copeau lui-même.
Il faut, pour arriver à de grandes vitesses d'étirage avec l'agencement que l'on vient de décrire, un contrôle précis du rapport de la vitesse tambour/panier ainsi qu'une bonne capacité de charge dans le panier. La grande longueur de tube, essentiellement à flottement libre entre le tambour et le panier, crée un problème de commande de vitesse unique qui est propre à cet agencement. Par contraste avec une bobine d'enroulement classique, aucun paramètre matériel, tel que la tension du tube, ne peut être évalué et renvoyé à l'entraînement du panier récepteur sous la forme d'une instruction de commande.
Un autre inconvénient avec le procédé de recueil en paniers est qu'aux grandes vitesses d'étirage un tube léger à paroi mince est difficile à commander, en ce qu'il a tendance à flotter au-dessus du panier lorsqu'il quitte le tambour. Ceci rend la récupération et la mise en panier du tube extrêmement difficile, ce qui fait que la vitesse d'étirage et, de ce fait, la production de tubes, sont limitées en ce qui autrement pourrait être un procédé d'étirage plus rapide.
A ce jour, de meilleurs procédés de commande, avec l'agencement à panier ouvert et tambour, exigent une préprogrammation du rapport de vitesse tambour/panier de manière à remplir le panier en plusieurs zones échelonnées. Un programme séparé est nécessaire pour chaque étirage (étant donné que chaque réduction de la dimension du tube crée un ensemble différent de paramètres pour le tambour et le panier) et un nouveau programme doit être mis au point pour chaque nouvelle succession d'opérations d'étirage.
On a utilisé un type d'agencement d'étirage pour la réduction de quantités relativement faibles de tubes dans lequel on utilise deux bobines ou tambours, avec une filière disposée entre eux pour faire passer et repasser les tubes entre les tambours. Dans l'étirage de tubes avec ce type d'agencement, un tambour joue le rôle de bobine de déroulement en amenant le tube enroulé dessus jusqu'à la filière tandis que l'autre tambour a pour rôle d'entraîner le tube à travers la filière et fonctionne comme bobine d'enroulement.
Lorsque la passe est terminée, c'est-à-dire lorsque le tube qui se trouve sur la bobine de déroulement est passé à travers la filière et a été recueilli sur le tambour d'enroulement, on change la filière en vue de la réduction suivante et on dirige le tube à travers la nouvelle filière dans le sens opposé à celui de la première passe, le tambour d'enroulement fonctionnant maintenant comme tambour de déroulement. La production avec ce type d'agencement n'est pas extrêmement élevée, étant donné que la quantité de tubes étirés est limitée à la capacité des deux tambours et que la réduction du tube est effectuée par passes uniques nécessitant l'arrêt de l'appareil d'étirage et la remise en place du tube pour chaque passe.
Le procédé d'étirage de matériau tubulaire par traction de celui-ci à travers au moins deux filières pour diminuer sa section transversale, selon la présente invention, est caractérisé en ce que
l'on entraîne le matériau à travers une première filière par enroulement autour d'un élément de traction capable d'enrouler
le matériau à une vitesse plus grande que celle à laquelle il tra verse la première filière de manière que l'élément de traction patine par rapport au matériau tubulaire qui l'enroule et avec lequel il est en contact, ce matériau étant simultanément dirigé vers une seconde filière et entraîné de façon continue à travers cette dernière, I'élément de traction étant situé entre la première et la seconde filière.
Un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisé par au moins deux filières successives, un élément de traction rotatif disposé entre ces filières pour entraîner de façon continue le matériau à travers la première filière à une vitesse moindre que celle correspondant à la rotation de l'élément de traction et pour diriger le matériau de l'élément de traction vers la seconde filière, cet élément étant positionné de manière qu'au moins un tour du matériau puisse être enroulé dessus et que l'élément puisse patiner à l'intérieur de ce tour, et un second élément de traction rotatif prévu pour entraîner simultanément et de manière continue le matériau à travers la seconde filière.
Etant donné qu'avec le procédé et l'appareil décrits toutes les réductions du tube sont simultanées et continues, on peut étirer de grandes quantités de tubes de façon très rapide et économique. En outre, I'appareil peut être garni directement en vue d'un garnissage complet ou partiel. Par exemple, en cas de rupture du tube en cours d'étirage, I'appareil d'étirage n'a besoin que d'être garni en aval de la rupture.
Le procédé présente de nombreux autres avantages par rapport aux procédés antérieurs d'étirage de tube. Il y a à tout moment un contrôle total du tube, étant donné qu'il est toujours sur le cabestan ou dans les filières pendant l'opération d'étirage, les filières et les cabestans étant, de préférence, enfermés dans une chambre d'étirage. Une fois que le procédé d'étirage a commencé, il n'y a pas d'autres manipulations du tube à l'extérieur de la chambre d'étirage (jusqu'à ce que le tube soit prêt à être enlevé), ce qui ne laisse place à aucune éventualité de détérioration et de contamination de la surface du tube au cours de l'opération d'étirage.
En outre, I'étirage par glissement permet d'enfermer conplètement le tube, les filières et les cabestans, et de les baigner dans un
brouillard d'huile ininterrompu qui lave et nettoie le tube, tout en assurant simultanément la lubrification des filières et la régulation
de la température du procédé d'étirage. De cette façon, un excellent contrôle du procédé est permis, par contraste avec l'agencement à paniers ouverts actuellement utilisé qui nécessite un nombre important de manipulations brutales des paniers (qui sont très grands et lourds) et offre de multiples occasions d'éventuelles détériorations du tube et d'éventuels dépôts de corps étrangers sur ce dernier.
On réalise avec un procédé d'étirage par glissement des économies supplémentaires et substantielles. L'étirage par glissement du tube permet l'utilisation d'un seul moteur et une seule commande pour l'entraînement de tous les cabestans, étant donné que le tube n'est étiré que sur appel, c'est-à-dire l'appel fourni par le cabestan faisant suite à chaque filière, comme on l'explique ci-après de
façon détaillée.
Un avantage supplémentaire est constitué par les faibles vitesses de déroulement. On se rend compte qu'avec une seule filière, de manière à augmenter la production de tubes étirés, les vitesses d'entrée et de sortie du tube doivent être augmentées proportionnellement, étant donné que le rapport volume/surface du métal tubulaire à l'entrée au rapport volume/surface du métal tubulaire à la sortie est faible. Dans le présent procédé, avec les multiples réductions simultanées du tube, le rapport du volume de métal à l'entrée au volume de métal à la sortie est très grand, permettant ainsi des vitesses de déroulement relativement faibles tandis que les vitesses d'enroulement sont simultanément élevées.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en faisant référence aux dessins ci-joints, dans lesquels:
la fig. I est une représentation schématique de l'appareil d'étirage de tube dans lequel on utilise les principes de la présente invention;
la fig. 2 est une coupe longitudinale de l'outillage de filières utilisé dans un mode de réalisation de l'invention;
la fig. 3 est une vue de côté en élévation d'un appareil utilisé pour prégarnir le tube à étirer dans l'appareil de la fig. 1, comme on le voit à partir de son côté de marche, et
la fig. 4 est une vue en plan de l'appareil de la fig. 3.
Si l'on se réfère à présent aux dessins, la fig. I représente schématiquement une machine ou appareil 10 d'étirage de tube comprenant plusieurs éléments successifs d'entraînement de tube, ou cabestans, généralement repérés 12 à 19, et plusieurs unités de filières successives semblables 20 à 27, le nombre de cabestans et de filières n'étant donné qu'à titre d'exemple. Les cabestans sont montés rotatifs sur leurs axes horizontaux, disposés perpendiculairement au plan de la figure, et sont de préférence entraînés par un seul moteur 29 (fig. 4) par l'intermédiaire d'arbres et d'engrenages appropriés (non représentés) situés derrière les cabestans.
Le cabestan 19 constitue l'unité de traction finale de l'appareil 10 et ainsi règle la vitesse du procédé d'étirage dans un mode de réalisation préféré de l'invention, comme on l'explique ci-après.
Chacune des unités de filières de 20 à 27 est située en amont d'un cabestan qui lui est relié, les unités de filières 21 à 26 étant situées en alternance avec les cabestans, et alternativement en oblique par rapport à eux de manière à diriger le métal tubulaire 30, en cours d'étirage par l'appareil, alternativement de haut en bas et de bas en haut vers les cabestans, comme on l'a représenté sur la fig. 1, pour des raisons expliquées ci-après. Toutefois,
I'invention n'est pas limitée à l'agencement filières et cabestans représenté sur la fig. 1.
Par exemple, en plus des unités de filières disposées en oblique 21 à 26, ou à leur place, un second jeu d'unités de filières 21A à 26A peut être placé dans l'appareil d'étirage 10, comme on l'a indiqué schématiquement sur la fig. 1, les orifices des filières étant disposés en alignement essentiellement horizontal les uns avec les autres et avec le pourtour supérieur des cabestans 12 à 19.
Chacune des unités de filières 20 à 27 comprend une filière de guidage et une filière de travail repérées, respectivement. 21G et 21W sur la fig. 2. Les filières de guidage et de travail de chaque unité sont maintenues dans les porte-filières 21H qui, à leur tour, sont montés de préférence sur une embase réglable 21B, sauf la première et la dernière des unités de filières 20 et 27. L'embase réglable 21B peut, à son tour, être montée sur une seconde embase réglable 21 C, comme on le voit sur la fig. 1. La première unité de filière ou unité de filière d'entrée 20 est placée dans une boite à filières extérieures séparée 33 fixée de façon appropriée sur la paroi terminale gauche (fig. 1) d'un logement 32, tandis que la dernière unité de filière ou unité de filière de sortie 27 est représentée montée dans la paroi terminale droite du logement 32.
L'appareil d'étirage, tel qu'il est représenté sur la fig. 1, peut avoir une unité de filière d'entrée supplémentaire 20A située dans une seconde boîte à filières extérieure 33A montée sur la paroi gauche du logement 32 sous la boîte à filières supérieure 33.
Les filières et les cabestans de l'appareil 10, à l'exception de la première filière 20 et du dernier cabestan 19, sont, de préférence, complètement enfermés dans le logement 32, quoique, pour des questions de représentation, on ait retiré la paroi antérieure du logement sur la fig. I de manière à découvrir les filières et les cabestans, ainsi que la longueur du tube 30 traversant l'appareil.
Comme on le voit mieux sur la fig. 1, le tube 30 traverse les filières successives en passant autour des cabestans successifs partant de sa charge 36 placée à gauche de la boîte à filières 33 (fig. 1). De préférence, la charge de tube est contenue dans un panier non rotatif pour des raisons expliquées ci-après. Comme on l'explique ci-après de façon détaillée, le produit tubulaire à étirer peut être directement enfilé dans l'appareil d'étirage 10, ou le tube peut être prégarni sur un moyen indépendant de l'appareil d'étirage, et ensuite disposé rapidement et facilement dans l'appareil d'étirage.
La fig. 2 du dessin représente l'outillage de filières utilisé dans l'invention en coupe horizontale partielle. De manière à réduire l'épaisseur de paroi d'un tube, le tube doit contenir un mandrin, et le mandrin doit prendre appui dans l'orifice de la filière lorsqu'on fait passer le tube à travers. Sur la fig. 2, une unité de filière 21 est représentée, dans laquelle sa partie filière de travail 21W comporte un mandrin 37 qui prend appui dans son orifice 38 et dans un tube 30 traversant les parties de guidage et de travail de la filière 21.
Dans le mandrin représenté est ménagé un orifice 39 traversant le mandrin dans le sens longitudinal en vue d'y faire passer un lubrifiant lorsque le tube 30 est entraîné à travers la filière dans une opération d'étirage. Toutefois, dans ce cas la dernière des filières successives que l'on peut utiliser avec un mandrin doit, de préférence, utiliser un mandrin plein (non représenté). Pour des raisons qui vont apparaître, toutes les filières peuvent fonctionner avec des mandrins pleins si le tube à étirer est prégarni ou enfilé dans l'appareil d'étirage d'une manière que l'on va maintenant expliquer.
Si chacune des filières 20 à 27 est utilisée pour réduire l'epais- seur de paroi du tube 30 (une ou plusieurs des filières peuvent être utilisées sans mandrin), I'orifice 38 de chaque filière et le tube à chaque emplacement de filière doivent contenir un mandrin 37, comme on le voit sur la fig. 2, le mandrin se trouvant dans la dernière filière 27 étant, de préférence, plein.
Pour étirer un tube dans l'appareil d'étirage 10 selon le procédé d'étirage continu de l'invention, on doit d'abord placer dans les filières et autour des cabestans une certaine longueur de tube à étirer provenant de sa charge (par exemple, le tube 30 provenant de la charge 36). De manière à placer la longueur de tube directement dans l'appareil 10, on procède de la façon suivante. On déroule la longueur de tube provenant de sa charge, et on dispose un lubrifiant approprié de manière à lubrifier un premier mandrin (37, par exemple) dans l'extrémité libre de la longueur de tube. On introduit ensuite le premier mandrin dans l'extrémité du tube, les diamètres du premier mandrin et de l'orifice de la première et plus grande filière fonctionnant avec un mandrin étant choisis de manière à effectuer une réduction prédéterminée de la section transversale du tube.
Au cas où toutes les filières sont utilisées avec un mandrin, le premier mandrin disposé dans l'extrémité du tube doit avoir une dimension appropriée pour la première et plus grande filière de l'appareil 10, à savoir la filière 20. Au cas où la première filière est utilisée sans mandrin, on ne doit, bien entendu, pas introduire le lubrifiant et le mandrin.
Le mandrin est temporairement fixé dans le tube à un endroit éloigné de son extrémité, de façon que l'extrémité du tube puisse être réduite par matriçage ou autrement au diamètre de l'orifice de la première filière. Pour fixer le mandrin, on peut simplement emboutir le tube à certains endroits immédiatement avant et après le mandrin.
On dirige ensuite le tube à travers la filière et vers le premier cabestan 12. Le cabestan est pourvu de moyens (non représentés) lui permettant de saisir de façon appropriée l'extrémité du tube de façon qu'avec la rotation du cabestan, le tube soit entraîné à travers la filière 20 et autour du cabestan. Le cabestan est entraîné en rotation, et, à mesure que le tube traverse la filière, le mandrin est entraîné en même temps jusqu'à ce qu'il prenne appui dans l'orifice 38 de la filière, comme on le voit sur la fig. 2. De préférence, plusieurs enroulements ou tours du tube sont enroulés sur le cabestan, et l'extrémité du tube en est ensuite libérée afin de la préparer à être enfilée à travers la filière suivante.
Afin de préparer l'extrémité du tube pour la filière suivante, on coupe la partie terminale réduite pour la première filière du reste du tube, et on répète de nouveau les opérations ci-dessus. Compte tenu des paramètres d'un matériau tubulaire particulier, et de la valeur de la réduction voulue du matériau, le nombre des filières 20 à 27 utilisables avec un mandrin de filières variera en conséquence.
Lorsque le tube est enfilé dans une succession choisie de filières et de cabestans, l'extrémité du tube va du dernier cabestan 19 à un système d'enroulement approprié (non représenté).
Le tube étant enfilé dans l'appareil 10, comme on l'a décrit cidessus, les cabestans et le système d'enroulement sont simultanément mis en rotation (à des vitesses appropriées) de manière à entraîner de façon ininterrompue le matériau hors du panier 36 et à travers les filières de manière à effectuer des réductions simultanées dans la section transversale du tube, le tube réduit étant recueilli par le système d'enroulement. De cette manière, des quantités substantielles de tubes peuvent être étirées en un très court laps de temps, étant donné que toutes les opérations d'étirage sont effectuées simultanément et de façon ininterrompue par une seule passe du tube à travers l'appareil 10.
En étirant un tube dans l'appareil 10, comme on l'a mentionné ci-dessus, les orifices des filières 21 à 26 peuvent être alternativement disposés en oblique de la manière représentée sur la fig. 1, ou les orifices peuvent être disposés en alignement horizontal les uns avec les autres et avec les filières 20 et 27, comme on l'a indiqué par les repères numériques 21A à 26A. Lorsque la paroi du tube s' amincit , cela ne constitue pas un problème, l'alignement horizontal des orifices de filières est préférable, étant donné que le garnissage des filières est plus simple.
D'autre part, avec les orifices de filières disposés alternativement en oblique, le sens de la flexion et du travail du tube change après chacun de ces étirages, ce changement a tendance à empêcher un amincissement , ce terme désignant l'amincissement de la paroi du tube d'un côté du tube, ce qui peut se produire lorsque le tube est travaillé constamment dans un sens. Avec un amincissement de paroi d'un matériau tubulaire essentiellement rond, ses diamètres intérieur et extérieur ne seraient pas concentriques. Dans l'agencement de la fig. 1, le changement de direction est de 180 degrés, les cabestans alternés 13, 15 et 17 tournant en sens inverse d'horloge.
Lorsque l' amincissement de la paroi du tube constitue un problème, toute modification de la direction de la flexion du tube contribuera à rendre le problème moins aigu, c'est-à-dire que des changements de direction de la flexion de 180 degrés, comme on l'a représenté sur la fig. 1, ne sont pas nécessaires pour régler le phénomène de l' amincissement .
Ainsi qu'on l'a mentionné plus tôt, la totalité des cabestans est, de préférence, entraînée en rotation par un seul moteur 29 (fig. 4), et de telle façon que les cabestans glissent à l'intérieur des enroulements du tube 30 enroulé sur eux, à l'exception du dernier cabestan 19 qui fonctionne avec un glissement nul. On réalise ceci en faisant tourner chaque cabestan à une vitesse légèrement supérieure à la vitesse à laquelle le tube sort de la filière précédant immédiatement chaque cabestan.
Au cours d'une telle opération, tous les cabestans étant utilisés, à l'exception du dernier cabestan 19, fonctionnent dans un brouillard d'huile qui sert:
(1) à lubrifier la surface du cabestan en contact avec le tube;
(2) à lubrifier la surface extérieure du tube étiré, et ainsi l'orifice d'étirage de chaque filière;
(3) à contrôler et ainsi à assurer une température d'étirage et de travail optimale pour le tube, et
(4) à nettoyer la surface du tube de tout corps étranger et, de ce fait, à empêcher l'incrustation de corps étrangers dans la paroi du tube lors des étirages successifs du tube.
En contrôlant la température du tube et en nettoyant sa surface, le brouillard d'huile a pour effet d'assurer la production d'un tube étiré de haute qualité.
En outre, un tel produit de haute qualité est économique à produire avec une opération par glissement. Au cours de cette opération, le matériau tubulaire n'est étiré que sur appel fourni par le cabestan entraînant le matériau à travers la filière. Pour cette raison, un contrôle précis des vitesses relatives des cabestans n'est pas nécessaire.
On a étiré successivement des quantités substantielles de tubes en appliquant le procédé de l'invention tel qu'il est décrit cidessus. Plus particulièrement, des serpentins de brame d'aluminium 3003, trempe F, ont été étirés et réduits jusqu'à un diamètre de 6,35 mm et à une épaisseur de paroi de 0,635 mm en une opération d'étirage par glissement en appliquant un programme de quatre étirages. Comme on peut s'en rendre compte, de telles réductions simultanées du tube d'une façon rapide permettent des économies que l'on ne peut obtenir des méthodes d'étirage de tube de la technique antérieure décrite plus haut.
La charge 36 du tube à étirer par le procédé de l'invention est, de préférence, un moyen de déroulement non rotatif, comme on l'a expliqué plus haut, tel que le panier 36 représenté sur la fig. 1.
En dirigeant le tube de bas en haut à partir du panier dans une tour conique 41 et sur une unité de guidage supérieure 42, disposée au-dessus du panier, avant que le tube ne soit entraîné dans la boîte à filières 33 autour d'une unité de guidage inférieure à deux positions 43 alignée avec la boîte à filières 33 (ou 33A), le tube se déroule sans se tordre ou faire de noeuds. En fournissant ce moyen de déroulement, I'extrémité du tube se trouvant à l'intérieur du panier est fixe, de sorte qu'on peut la souder à l'extrémité de la charge voisine suivante de tube à étirer et, de cette manière, permet une opération d'étirage sans qu'il soit nécessaire de garnir l'appareil 10 de nouveau pour chaque charge de tube à étirer.
On peut ainsi étirer des quantités substantielles de tube avant qu'il soit nécessaire d'arrêter l'appareil 10 pour des opérations de maintenance telles que le remplacement de filières, et, ou bien, de mandrins usés, par exemple.
Lorsqu'on utilise une charge de tubes ainsi soudés de suite, le mandrin de filière 37 (fig. 2) dans lequel est ménagé un orifice central 39 devient important. Comme on l'a expliqué ci-dessus, lorsqu'on a initialement garni l'appareil de tube 30, on a disposé une certaine quantité de lubrifiant à l'extrémité du tube avant d'introduire chaque mandrin dans le tube. Du fait que cette occasion se présente de placer le lubrifiant, on peut procéder de cette façon chaque fois que l'on garnit l'appareil, ou à chaque fois que l'on procède à un prégarnissage comme on l'explique ci-après.
Du fait que cette occasion de lubrification se présente chaque fois que l'on prépare une charge de tube pour l'étirage, il y a une certaine quantité de lubrifiant en amont de chaque mandrin dans le tube, de manière à lubrifier chaque mandrin lorsque le tube est étiré. Ainsi, I'ouverture longitudinale 39 pratiquée dans chaque mandrin de filière, comme on le voit sur la fig. 2, n'est pas nécessaire lorsque cette charge de tube à étirer est enfilée indépendamment.
Lorsque des charges de matériau tubulaire sont soudées à la suite les unes des autres, comme on l'a expliqué ci-dessus, I'appa- reil d'étirage 10 est alors alimenté de façon ininterrompue en tube de sorte que l'occasion permettant de disposer du lubrifiant dans le matériau en avant de chaque filière ne se présente plus après le garnissage initial de l'appareil. De manière à fournir du lubrifiant aux mandrins de filières lorsque les charges de matériau sont soudées à la suite les unes des autres, avant que l'extrémité postérieure d'une première charge soit soudée à l'extrémité antérieure d'une charge suivante, on place une certaine quantité de lubrifiant suffisante pour lubrifier tous les mandrins de filières, dans l'extrémité antérieure du tube de la charge suivante.
On soude ensuite les unes aux autres les extrémités des deux charges de tube en vue du processus d'étirage, et ceci peut être effectué pendant que la première charge de tube est étirée. étant donné que la charge 36 est fixe. Lorsque le raccordement par soudure entre les deux charges atteint la première filière 20 de l'appareil d'étirage, le lubrifiant transporté avec le tube est là pour lubrifier le mandrin, la majeure partie du lubrifiant étant dirigée par l'ouverture du mandrin 39 vers le mandrin suivant. A mesure que le tube continue de traverser les filières, le lubrifiant est entraîné en même temps pour lubrifier chaque mandrin, le lubrifiant étant entraîné par l'ouverture 39 ménagée dans chaque mandrin jusqu'au dernier mandrin qui, de préférence, est plein.
Le mandrin plein a pour rôle d'empêcher toute perte de lubrifiant autre que de celui qui est emmené hors du système en lubrifiant le dernier mandrin.
Avec cette opération, l'appareil d'étirage 10 est alimenté en tube de façon ininterrompue de sorte que si le tube se rompt pendant son passage à travers l'appareil, ou si un ou plusieurs des mandrins et, ou bien, des filières ont besoin d'être remplacées, seule la partie de l'appareil au-delà de la rupture ou de la filière usée a besoin d'être regarnie.
Les fig. 3 et 4 des dessins représentent un appareil 44 destiné au prégarnissage d'une certaine longueur de tube 45 venant de sa charge 46 à étirer. Le prégarnissage est souhaitable lorsqu'il n'est pas possible de souder à la suite des charges de tube comme on l'a décrit ci-dessus, lorsque l'appareil d'étirage 10 est déjà en train de procéder à l'étirage d'une charge de tube. En garnissant un appareil indépendant de l'appareil d'étirage 10,1'appareil d'étirage n'a besoin d'être arrêté que le temps nécessaire à recevoir la longueur de tube prégarnie (avec filières et mandrins) par comparaison au temps sensiblement plus long nécessaire pour enfiler le tube directement dans l'appareil de la manière décrite ci-dessus.
Comme on le voit mieux sur la vue en élévation de la fig. 3,
I'appareil de prégarnissage 44 comprend des cabestans supérieur 48 et inférieur 49, un porte-filière 51, un agencement monorail 52, avec des parties divisées 53 et 54 (fig. 4), et huit supports 56 et 57, dont trois seulement sont représentés sur la fig. 3.
Pour l'appareil à huit cabestans des fig. 1 et 4, huit supports sont nécessaires pour l'appareil de prégarnissage 44, comme cela va apparaître ci-après. Quatre des supports, c'est-à-dire les supports 56, sont longs tandis que les quatre autres (57) sont relativement courts, comme on le voit sur la fig. 3. Chaque support est suspendu à un chariot 59 monté mobile sur une poutre porteuse 60, comme on l'a représenté sur la fig. 3. A son tour, la poutre 60 est suspendue à deux chariots 61 (dont un seul est représenté sur la fig. 3) monté sur le monorail 52.
Les parties divisées 53 et 54, comme on les voit sur la fig. 4 (qui est à une beaucoup plus petite échelle que la fig. 3), forment un agencement de rail sans fin de forme généralement rectangulaire qui est disposé latéralement entre l'appareil de prégarnissage 44, tel qu'on l'a décrit jusqu'ici, et l'appareil d'étirage 10.
Comme on l'a représenté, les parties rails sont espacées l'une de l'autre entre l'appareil de prégarnissage et d'étirage, mais se réunissent de manière à former l'agencement monorail 52 près de l'appareil de prégarnissage et d'étirage.
Si l'on se réfère encore à la fig. 4, le monorail 52 va (vers la droite) jusqu'au voisinage de la charge de tube 46 pratiquement en alignement avec le tube 45.
De manière à prégarnir l'appareil 44 et à préparer de ce fait une série de groupes de boucles de tube espacées (avec filières et mandrins) à disposer dans l'appareil d'étirage, on amène une charge de tube (par exemple la charge 46) à un emplacement qui permet de retirer de la charge une certaine longueur de tube 45 suffisante pour atteindre les cabestans 48, 49 et le porte-filière 51, une boucle 45A étant dégagée de la charge, comme on le voit sur la fig. 4. La charge de tube 46 peut être maintenue dans un panier ouvert (comme le panier 36 de la fig. 1), et peut être amenée en place sur un transporteur à moteur, généralement repéré 64 sur la fig. 4. quoique l'invention ne soit pas limitée à ce dernier.
On place ensuite un lubrifiant dans l'extrémité de la longueur de tube retirée de la charge 46, et on introduit alors un premier mandrin dans l'extrémité du tube, les diamètres du mandrin et de l'orifice correspondant de la première filière (filière 66 sur la fig. 3) étant choisis de manière à effectuer la première réduction prédéterminée du tube d'après le procédé d'étirage selon l'invention. La filière correspondante 66 est représentée sur la fig. 3 placée sur le tube 45, à l'extrême droite du porte-filière 51, tandis que, pour le procédé de prégarnissage de l'invention, chaque filière, comme cela apparaîtra ci-après, est d'abord placée et fixée dans le portefilière 51.
On réduit ensuite en diamètre l'extrémité du tube, par etam- page ou autrement, à la dimension de l'orifice de la première filière 66. Une fois que l'extrémité du tube a été étampée, on la dirige à travers la filière 66 (qui est maintenant dans le portefilière 51), et au moins un, mais de préférence trois enroulements, ou boucles, de tube 45 sont entraînés sur le cabestan inférieur 49.
Du cabestan 49, le tube peut être dirigé vers et à travers les rouleaux d'un dispositif de redressement à moteur 68. Le dispositif de redressement, si on l'utilise, fournit une tension permettant au cabestan 49 d'entraîner une quantité suffisante de tube à travers la filière 66 (encore dans le porte-filière 51) pour fournir un volume de métal permettant de garnir sept cabestans supplémentaires (pour un appareil d'étirage à huit cabestans).
Le tube 45 traversant le dispositif de redressement 68, comme on le voit sur la fig. 3, on amène le support 56 en place près du cabestan 48, par l'intermédiaire du chariot monté sur rail 59, et on en enlève les enroulements, ou boucles, de tube se trouvant sur le cabestan 49, et on les pend par un crochet (non représenté) situé à l'extrémité inférieure du support 56, les boucles étant représentées schématiquement sur la fig. 3 par un cercle unique 49A. Lorsque les boucles 49A, qui constituent le premier groupe de plusieurs boucles correspondant au nombre de cabestans de l'appareil d'étirage, sont retirées du cabestan 49, la filière 66, dans laquelle se trouve un mandrin comme aussi dans le tube, est retirée du porte-filière 51 de façon que les boucles avec les filières soient libres de s'éloigner du voisinage du cabestan 49 et du porte-filière 51.
Les cylindres du dispositif de redressement 68 étant ouverts de façon que le tube soit libre de se déplacer, on déplace la poutresupport 60 vers la droite (voir fig. 3 et 4) le long du prolongement du monorail 52, ce qui meut les boucles 49A et le tube 45 vers la droite jusqu'à ce que l'extrémité du tube soit ramenée à un endroit en amont du porte-filière 51. Une filière 72, dans laquelle est pratiqué un orifice d'une dimension lui permettant d'effectuer la réduction en dimension suivante dans le tube, est disposée dans le portefiliére 51 en vue de l'opération suivante du procédé de prégarnissage, quoique, sur la fig. 3, la filière 72 soit représentée retirée du porte-filière et disposée sur le tube entre les groupes de boucles supérieurs 48A et inférieurs 49A.
On répète de nouveau les opérations de lubrification du tube, d'introduction du mandrin, et d'étampage, et on entraîne les enroulements de tube qui se trouvent sur le cabestan supérieur 48 à travers la filière 72 (placée à ce moment-là dans le portefilière 51). Comme avec la première filière 66, on retire la filière 72 du porte-filière 51, et les enroulements du tube enroulés sur le cabestan 48 en sont retirés, comme on l'a indiqué schématiquement au repère 48A, et on les pend à l'extrémité inférieure d'un second support 57, comme on le voit sur la fig. 3.
Les boucles supérieures 48A étant sur le second support 57, et la filière 72 étant retirée du porte-filière 51, on déplace de nouveau la poutre 60 vers la droite de manière à placer l'extrémité du tube 45 en avant du porte-filière et des cabestans en vue de la préparation d'un troisième groupe de boucles 49B de la façon expliquée ci-dessus, le troisième groupe étant formé sur le cabestan inférieur 49. On continue à procéder de cette manière jusqu'à ce que huit groupes de boucles soient suspendus, espacés les uns des autres, à huit supports 56 et 57, huit filières étant placées en alternance entre les groupes de boucles.
A la fin de cette opération, telle qu'elle a été décrite jusqu'ici, les huit groupes de boucles de matériau tubulaire sont pendus à la poutre 60 en alignement horizontal sous le monorail 52 sur la face des parties rails 53, 54 (fig. 4) à l'opposé de celle de l'appareil d'étirage 10. Les boucles étant ainsi disposées, les deux chariots 61, supportant la poutre 60, et les supports 56, 57 sont ensuite simplement mus le long du monorail 52 et aiguillés respectivement sur des parties de rail 53 et 54 (par l'intermédiaire d'aiguillages de rail non représentés), de manière à présenter les huit groupes de boucles aux huit cabestans (12 à 19) de l'appareil d'étirage, les huit chariots 59 étant en alignement les quatre premiers groupes avec les quatre premiers cabestans 12 à 15 de l'appareil d'étirage et les quatre derniers groupes avec les quatre derniers cabestans 16 à 19.
Les groupes de boucles étant alignés avec les cabestans, et les filières en alignement avec leur portefilière respectif, on dépend les boucles des supports et on les place sur leur cabestan correspondant, le groupe supérieur de boucles (que l'on voit sur la fig. 3) étant descendu en alignement horizontal avec le groupe inférieur de boucles. De même, les filières placées sur le tube sont disposées et fixées dans les portefilières 21H à 26H (fig. 1), les première et dernière filières étant placées et fixées respectivement dans la boîte à filières 33 et dans la paroi terminale droite du logement 32.
Dans l'appareil de prégarnissage, la distance séparant le portefilière 51 des deux cabestans 48 et 49 correspond à celle qui sépare les porte-filières et les cabestans de l'appareil d'étirage 10, de sorte que lorsque les filières du tube prégarni sont présentées à l'appareil d'étirage, les filières viennent pratiquement en alignement avec les porte-filières de l'appareil d'étirage.
Lorsqu'on déplace les boucles de tube de l'appareil de prégarnissage 44 vers l'appareil d'étirage 10, on meut la charge de tube brut étiré avec le transporteur 64 jusqu'à la position 46A représentée sur la fig. 4. De cette manière, la charge est en alignement avec l'appareil d'étirage qui est maintenant prêt à étirer le tube à partir d'un appareil de déroulement rotatif. Une fois la charge étirée, on éloigne le conteneur de charge sur le transporteur de manière à faire place à la charge suivante de tube brut d'étirage, dont la partie terminale antérieure a été prégarnie de la façon décrite ci-dessus.
En utilisant ce procédé de prégarnissage, l'appareil d'étirage 10 peut effectuer une opération ou des opérations d'étirage pendant que l'on procède au prégarnissage, ce qui permet une utilisation maximale de l'appareil d'étirage. Comme on l'a expliqué ci-dessus, le temps nécessaire pour mettre en place le tube prégarni sur l'appareil d'étirage 10 est notablement plus court que celui qui est nécessaire pour garnir l'appareil d'étirage lui-même.
De la description qui précède doit maintenant apparaître que l'on vient d'exposer un nouveau procédé d'étirage de tube original et utile, le procédé permettant un étirage de tube simultané et continu avec une seule passe du tube dans un appareil constitué d'une série de filières et de cabestans d'entraînement de tube. La rentabilité du procédé et de l'appareil est favorisée en utilisant un agencement d'étirage par glissement et un procédé de prégarnis- sage du tube à étirer permet des économies par utilisation maximale de l'appareil d'étirage.
The present invention relates to a method and apparatus for drawing tubular material through at least two dies.
An old and well-known means of reducing the wall thickness and diameter of a tubular metallic material has been the draw bench. With the draw bench, the process consists of passing a tube in a straight line through a first die to effect the first reduction. Once the tube is reduced, the die is changed for the next reduction, or the tube is passed through another draw bench, this process being repeated for each reduction until the tube is brought to size. a desired size and wall thickness. This stretching operation results in a gradual elongation of the tube, and consequently the stretching benches are excessively long and their size very large.
In addition, these draw benches produce straight tube elements which are somewhat cumbersome to handle and frequently damaged when transporting tubes from one draw bench to another to perform successive stretching operations.
These difficulties raised by the space requirements and handling have led to the use of a different type of drawing apparatus. It is a large cylindrical drum which is rotated to pass a tube through a die arranged on the inlet side of the drum. These devices have certain advantages with regard to the space requirements, and the tube thus stretched is wound up so that its handling is more convenient. However, as explained below, the devices also have certain drawbacks.
A more modern type currently used for drawing long metal tubes, especially non-ferrous tubes, has a drum used with a rotating arrangement consisting of large open baskets, each basket being mounted to rotate on its vertical axis, and so as to move by rotating in a horizontal plane on a carousel. The carousel consists of a conveyor which brings and places successively in a marked position the empty baskets under a drum arranged upside down, while baskets containing tubes or blooms to be stretched are placed in a marked place upstream of a Faculty. To stretch the tube with this device, a mandrel is introduced into a free end of the tube contained in the basket placed in a marked position, the tube is pointed and then it is directed through the die and fixed to the drum.
The drum is then rotated so as to drive the tube through the die and onto the drum so that it winds therein, the coils falling by gravity into an empty spinning basket.
When the stretching is complete and the basket containing the bloom is empty, the next basket of unstretched tube is brought into its place by the carousel for the stretching operation. In this way, all of the baskets containing the tubes to be drawn are successively put in place with a view to the drawing operation. When the tubes of all baskets have been stretched, the die is changed for the next reduction, and the above process is repeated.
The tube drawing device and method as briefly described above have serious drawbacks.
The most serious drawback is probably the essential slowness of the operation which has a direct and unfavorable influence on the cost price of the production of drawn tubes. For example, if the carousel has seven baskets containing tubes to be drawn, and eight draws are required to reduce the tube to the desired diameter and wall thickness, fifty-six (7 x 8) successive drawing operations are necessary. This results in eight die and mandrel changes and fifty-six indexing operations during which no tube is produced. In addition, during the drawing operations, the tube is exposed in the open baskets, hence the possibility of possible deterioration of the tube and the possibility of deposits of foreign bodies on its surface.
Since the dies must be lubricated for the stretching operation, a film of oil covers the surface of the tube, allowing these foreign objects in contact with the surface to adhere to it. In addition, the baskets themselves are a source of foreign matter. The baskets, which are usually made of steel, are scraped and scuffed during handling, so that often steel particles and chips settle on the surface of the tube, as the tube is continuously stretched from it. baskets and brought back to these. When the tube is stretched, foreign objects adhering to it are drawn into the orifice of the die and forced into the surface of the tube.
As the tube wall is progressively thinned during the stretching process, foreign bodies form a defect in the tube wall, which defect increases in severity with each successive reduction. The problem becomes particularly serious with tubes whose wall thickness has a dimension which is not substantially greater than that of the particle itself or of the chip itself.
To achieve high drawing speeds with the arrangement just described, precise control of the drum / basket speed ratio is required as well as good load capacity in the basket. The large length of tubing, essentially free-floating between the drum and the basket, creates a unique speed control problem which is unique to this arrangement. In contrast to a conventional winding spool, no hardware parameters, such as tube tension, can be evaluated and returned to the receiving basket drive as a control instruction.
Another disadvantage with the basket collection method is that at high drawing speeds a thin-walled light tube is difficult to control, in that it tends to float above the basket as it leaves the drum. . This makes the retrieval and basketing of the tube extremely difficult, so that the speed of drawing and hence the production of tubes is limited in what might otherwise be a faster drawing process.
To date, better control methods, with the open basket and drum arrangement, require preprogramming the drum / basket speed ratio so as to fill the basket in several staggered areas. A separate program is needed for each draw (as each reduction in tube size creates a different set of parameters for the drum and basket) and a new program must be developed for each new succession of pulling operations. drawing.
A type of drawing arrangement for the reduction of relatively small quantities of tubes has been used in which two coils or drums are used, with a die disposed therebetween to pass and iron the tubes between the drums. In drawing tubes with this type of arrangement, one drum acts as an unwinding reel by bringing the tube wound up on it to the die while the other drum has the role of driving the tube through the die. spinneret and functions as a winding reel.
When the pass is finished, that is to say when the tube which is on the unwinding reel has passed through the die and has been collected on the winding drum, the die is changed for the reduction. next and the tube is directed through the new die in the opposite direction to that of the first pass, the winding drum now functioning as the unwinding drum. The production with this type of arrangement is not extremely high, since the amount of drawn tubes is limited to the capacity of the two drums and the reduction of the tube is carried out in single passes requiring the device to stop. stretching and replacing the tube for each pass.
The method of drawing tubular material by pulling it through at least two dies to reduce its cross section, according to the present invention, is characterized in that
the material is driven through a first die by winding around a traction element capable of winding
the material at a speed greater than that at which it traverses the first die so that the traction element slips relative to the tubular material which winds it and with which it is in contact, this material being simultaneously directed towards a second die and driven continuously through the latter, the traction element being located between the first and the second die.
An apparatus for carrying out the method according to the invention is characterized by at least two successive dies, a rotary traction element arranged between these dies for continuously driving the material through the first die at a speed less than the corresponding one. to the rotation of the pulling element and to direct the material of the pulling element towards the second die, this element being positioned so that at least one turn of the material can be wound on it and the element can slip within this lathe, and a second rotary traction element provided to simultaneously and continuously drive the material through the second die.
Since with the described method and apparatus all tube reductions are simultaneous and continuous, large quantities of tubes can be drawn very quickly and economically. In addition, the apparatus can be packed directly with a view to full or partial packing. For example, if the tube breaks during stretching, the stretching apparatus only needs to be packed downstream of the break.
The process has many other advantages over previous tube drawing processes. There is full control of the tube at all times, as it is always on the capstan or in the dies during the drawing operation, with the dies and capstans preferably being enclosed in a chamber. drawing. Once the stretching process has started, there is no further manipulation of the tube outside of the stretching chamber (until the tube is ready to be removed), which leaves no room for any deterioration and contamination of the tube surface during the stretching operation.
In addition, sliding stretching makes it possible to completely enclose the tube, dies and capstans, and to bathe them in a
uninterrupted oil mist which washes and cleans the tube, while simultaneously ensuring the lubrication of the dies and the regulation
the temperature of the stretching process. In this way, excellent process control is allowed, in contrast to the open basket arrangement currently in use which requires a large number of rough handling of the baskets (which are very large and heavy) and offers multiple opportunities for possible damage. tube and any deposits of foreign bodies on it.
Additional and substantial savings are achieved with a sliding stretching process. The tube sliding stretching allows the use of a single motor and a single control for driving all the capstans, since the tube is only stretched on call, i.e. 'call provided by the capstan following each line, as explained below from
detailed way.
An additional advantage is the low unwinding speeds. It is realized that with a single die, in order to increase the production of drawn tubes, the inlet and outlet speeds of the tube must be increased proportionally, since the volume / area ratio of the tubular metal to the inlet to the volume / area ratio of the tubular metal at the outlet is low. In the present process, with the multiple simultaneous reductions of the tube, the ratio of the volume of metal at the inlet to the volume of metal at the outlet is very large, thus allowing relatively low unwinding speeds while the winding speeds are. simultaneously high.
The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
fig. I is a schematic representation of the tube drawing apparatus in which the principles of the present invention are used;
fig. 2 is a longitudinal section of the die tooling used in one embodiment of the invention;
fig. 3 is a side elevational view of an apparatus used to prepack the tube to be drawn in the apparatus of FIG. 1, as seen from its walking side, and
fig. 4 is a plan view of the apparatus of FIG. 3.
Referring now to the drawings, FIG. I schematically represents a machine or apparatus 10 for drawing a tube comprising several successive tube driving elements, or capstans, generally marked 12 to 19, and several units of similar successive dies 20 to 27, the number of capstans and dies given only as an example. The capstans are rotatably mounted on their horizontal axes, arranged perpendicular to the plane of the figure, and are preferably driven by a single motor 29 (fig. 4) via appropriate shafts and gears (not shown) located. behind the capstans.
The capstan 19 constitutes the final pulling unit of apparatus 10 and thus controls the speed of the stretching process in a preferred embodiment of the invention, as explained below.
Each of the die units 20 to 27 is located upstream of a capstan which is connected to it, the die units 21 to 26 being situated alternately with the capstans, and alternately obliquely with respect to them so as to direct the tubular metal 30, being drawn by the apparatus, alternately from top to bottom and from bottom to top towards the capstans, as shown in FIG. 1, for reasons explained below. However,
The invention is not limited to the dies and capstans arrangement shown in FIG. 1.
For example, in addition to the obliquely arranged die units 21 to 26, or in their place, a second set of die units 21A to 26A may be placed in the drawing apparatus 10, as indicated. schematically in FIG. 1, the die orifices being arranged in substantially horizontal alignment with each other and with the upper periphery of the capstans 12 to 19.
Each of the die units 20 to 27 comprises a guide die and a marked working die, respectively. 21G and 21W in fig. 2. The guide and working dies of each unit are held in the die holders 21H which, in turn, are preferably mounted on an adjustable base 21B, except the first and last of the die units 20 and 27. The adjustable base 21B can, in turn, be mounted on a second adjustable base 21 C, as seen in FIG. 1. The first die unit or entry die unit 20 is placed in a separate outer die box 33 suitably attached to the left end wall (Fig. 1) of a housing 32, while the last unit die or exit die unit 27 is shown mounted in the right end wall of housing 32.
The stretching apparatus, as shown in FIG. 1, may have an additional inlet die unit 20A located in a second outer die box 33A mounted on the left wall of housing 32 below the upper die box 33.
The dies and capstans of apparatus 10, with the exception of the first die 20 and the last capstan 19, are preferably completely enclosed in the housing 32, although, for representational reasons, the front wall of the housing in fig. I so as to discover the dies and capstans, as well as the length of the tube 30 passing through the apparatus.
As can be seen better in fig. 1, the tube 30 passes through the successive dies passing around the successive capstans starting from its load 36 placed to the left of the die box 33 (FIG. 1). Preferably, the tube charge is contained in a non-rotating basket for reasons explained below. As will be explained in detail hereinafter, the tubular product to be stretched can be threaded directly into the stretching apparatus 10, or the tube can be pre-trimmed on a means independent of the drawing apparatus, and then quickly and easily arranged in the stretching apparatus.
Fig. 2 of the drawing shows the die tooling used in the invention in partial horizontal section. In order to reduce the wall thickness of a tube, the tube must contain a mandrel, and the mandrel must rest in the orifice of the die when passing the tube through. In fig. 2, a die unit 21 is shown, in which its working die part 21W comprises a mandrel 37 which rests in its orifice 38 and in a tube 30 passing through the guide and working parts of the die 21.
In the mandrel shown there is provided an orifice 39 through the mandrel in the longitudinal direction for the purpose of passing lubricant therethrough when the tube 30 is driven through the die in a drawing operation. However, in this case the last of the successive dies which can be used with a mandrel should preferably use a solid mandrel (not shown). For reasons which will become apparent, all dies can operate with full mandrels if the tube to be drawn is pre-trimmed or threaded into the drawing apparatus in a manner which will now be explained.
If each of the dies 20 to 27 is used to reduce the wall thickness of the tube 30 (one or more of the dies can be used without a mandrel), the orifice 38 of each die and the tube at each die location should contain a mandrel 37, as seen in FIG. 2, the mandrel in the last die 27 preferably being full.
In order to stretch a tube in the drawing apparatus 10 according to the continuous drawing process of the invention, one must first place in the dies and around the capstans a certain length of tube to be drawn from its load (e.g. example, the tube 30 coming from the load 36). In order to place the length of tube directly in the apparatus 10, the procedure is as follows. The length of tube from its charge is unwound, and a suitable lubricant is disposed to lubricate a first mandrel (37, for example) in the free end of the length of tube. The first mandrel is then introduced into the end of the tube, the diameters of the first mandrel and the orifice of the first and larger die operating with a mandrel being chosen so as to effect a predetermined reduction in the cross section of the tube.
In the event that all of the dies are used with one mandrel, the first mandrel disposed in the end of the tube should be of an appropriate size for the first and largest die of the apparatus 10, namely the die 20. In case the The first die is used without a mandrel, of course, the lubricant and the mandrel should not be introduced.
The mandrel is temporarily secured in the tube at a location remote from its end, so that the end of the tube can be reduced by stamping or otherwise to the diameter of the orifice of the first die. To fix the mandrel, one can simply stamp the tube in certain places immediately before and after the mandrel.
The tube is then directed through the die and towards the first capstan 12. The capstan is provided with means (not shown) allowing it to appropriately grip the end of the tube so that with the rotation of the capstan, the tube is driven through the die 20 and around the capstan. The capstan is rotated, and as the tube passes through the die, the mandrel is driven at the same time until it rests in the orifice 38 of the die, as seen in fig. . 2. Preferably, several windings or turns of the tube are wound on the capstan, and the end of the tube is then released therefrom in order to prepare it to be threaded through the next die.
In order to prepare the end of the tube for the next die, the reduced end portion for the first die is cut from the rest of the tube, and the above operations are repeated again. Depending on the parameters of a particular tubular material, and the amount of material reduction desired, the number of dies 20-27 usable with a die mandrel will vary accordingly.
When the tube is threaded through a chosen succession of dies and capstans, the end of the tube goes from the last capstan 19 to an appropriate winding system (not shown).
With the tube threaded into the apparatus 10, as described above, the capstans and the winding system are simultaneously rotated (at appropriate speeds) so as to drive the material uninterruptedly out of the basket 36 and through the dies so as to effect simultaneous reductions in the cross section of the tube, the reduced tube being collected by the winding system. In this way, substantial quantities of tubes can be stretched in a very short period of time, since all the stretching operations are carried out simultaneously and uninterruptedly by a single pass of the tube through the apparatus 10.
By stretching a tube in the apparatus 10, as mentioned above, the orifices of the dies 21 to 26 can be alternately arranged obliquely as shown in FIG. 1, or the orifices may be disposed in horizontal alignment with each other and with the dies 20 and 27, as indicated by reference numerals 21A to 26A. When the tube wall thins, this is not a problem, horizontal alignment of the die openings is preferable, since the die packing is simpler.
On the other hand, with the die orifices arranged alternately obliquely, the direction of bending and of the work of the tube changes after each of these stretching, this change tends to prevent thinning, this term designating the thinning of the wall of the tube on one side of the tube, which can happen when the tube is constantly worked in one direction. With a wall thinning of a substantially round tubular material, its inner and outer diameters would not be concentric. In the arrangement of FIG. 1, the change of direction is 180 degrees, the alternating capstans 13, 15 and 17 rotating counterclockwise.
Where thinning of the tube wall is a problem, any change in the direction of the tube bending will help make the problem less acute i.e. 180 degree bending direction changes, as shown in FIG. 1, are not required to adjust the thinning phenomenon.
As mentioned earlier, all the capstans are preferably rotated by a single motor 29 (Fig. 4), and in such a way that the capstans slide inside the windings of the tube. 30 wound on them, with the exception of the last capstan 19 which works with zero slip. This is accomplished by rotating each capstan at a speed slightly greater than the rate at which the tube exits the die immediately preceding each capstan.
During such an operation, all the capstans being used, with the exception of the last capstan 19, operate in an oil mist which serves:
(1) lubricating the surface of the capstan in contact with the tube;
(2) lubricating the outer surface of the drawn tube, and thus the draw port of each die;
(3) to control and thus ensure an optimum drawing and working temperature for the tube, and
(4) to clean the surface of the tube of any foreign body and, thereby, to prevent the encrustation of foreign bodies in the wall of the tube during successive stretching of the tube.
By controlling the temperature of the tube and cleaning its surface, oil mist has the effect of ensuring the production of a high quality drawn tube.
Further, such a high quality product is economical to produce with a slip operation. During this operation, the tubular material is only stretched on call provided by the capstan driving the material through the die. For this reason, precise control of the relative speeds of the capstans is not necessary.
Substantial quantities of tubes were successively drawn using the method of the invention as described above. Specifically, 3003 aluminum slab coils, quench F, were stretched and reduced to a diameter of 6.35mm and a wall thickness of 0.635mm in a sliding stretching operation by applying a program of four stretches. As will be appreciated, such simultaneous tube reductions in a rapid fashion allow savings not obtainable from the prior art tube drawing methods described above.
The load 36 of the tube to be drawn by the method of the invention is preferably a non-rotating unwinding means, as explained above, such as the basket 36 shown in FIG. 1.
By directing the tube up and down from the basket into a conical tower 41 and onto an upper guide unit 42, disposed above the basket, before the tube is driven into the die box 33 around a Lower two-position guide unit 43 aligned with die box 33 (or 33A), the tube unwinds without twisting or knotting. By providing this unwinding means, the end of the tube inside the basket is fixed, so that it can be welded to the end of the next neighboring load of tube to be drawn and, in this way, allows a stretching operation without the need to re-fill the apparatus 10 for each load of tube to be drawn.
Substantial quantities of tubing can thus be stretched before it is necessary to shut down the apparatus 10 for maintenance operations such as replacement of dies, and, or, of worn mandrels, for example.
When using a load of tubes thus welded in succession, the die mandrel 37 (Fig. 2) in which a central orifice 39 is formed becomes important. As explained above, when the tube apparatus 30 was initially packed, a certain amount of lubricant was placed at the end of the tube prior to inserting each mandrel into the tube. Because this opportunity arises to place the lubricant, one can proceed in this way each time the apparatus is filled, or each time a pre-packing is carried out as explained below.
Because this lubrication opportunity arises whenever preparing a load of tube for drawing, there is a certain amount of lubricant upstream of each mandrel in the tube, so as to lubricate each mandrel as the tube is stretched. Thus, the longitudinal opening 39 made in each die mandrel, as seen in FIG. 2, is not necessary when this stretch tube load is threaded independently.
When loads of tubular material are welded one after the other, as explained above, then the drawing apparatus 10 is uninterruptedly supplied with tubing so that the opportunity for to have lubricant in the material in front of each die is no longer present after the initial packing of the device. In order to provide lubricant to the die chucks when loads of material are welded one after another, before the posterior end of a first load is welded to the anterior end of a subsequent load, it is possible to place a quantity of lubricant sufficient to lubricate all of the die chucks in the front end of the tube of the next load.
The ends of the two tube loads are then welded together for the stretching process, and this can be done while the first tube load is being drawn. since the load 36 is fixed. When the weld connection between the two charges reaches the first die 20 of the drawing apparatus, the lubricant carried with the tube is there to lubricate the mandrel, most of the lubricant being directed through the opening of the mandrel 39 towards the next chuck. As the tube continues to pass through the dies, lubricant is entrained at the same time to lubricate each mandrel, the lubricant being carried through the opening 39 in each mandrel to the last mandrel which is preferably full.
The role of the solid chuck is to prevent any loss of lubricant other than that which is taken out of the system by lubricating the last chuck.
With this operation, the stretching apparatus 10 is continuously supplied with tube so that if the tube breaks during its passage through the apparatus, or if one or more of the mandrels and, or alternatively, the dies have need to be replaced, only the part of the device beyond the breakage or worn die needs to be replenished.
Figs. 3 and 4 of the drawings show an apparatus 44 for pre-packing a certain length of tube 45 coming from its load 46 to be drawn. Pre-packing is desirable when it is not possible to weld as a result of tube loads as described above, when the drawing apparatus 10 is already in the process of stretching. 'a tube load. By packing an apparatus independent of the stretching apparatus 10.1, the stretching apparatus only needs to be stopped for the time necessary to receive the length of pre-packed tube (with dies and mandrels) compared to the time substantially. longer needed to thread the tube directly into the device as described above.
As best seen in the elevational view of FIG. 3,
The pre-packing apparatus 44 comprises upper 48 and lower 49 capstans, a die holder 51, a monorail arrangement 52, with divided parts 53 and 54 (fig. 4), and eight supports 56 and 57, of which only three are shown in fig. 3.
For the device with eight capstans of fig. 1 and 4, eight supports are required for the pre-packing apparatus 44, as will appear below. Four of the supports, i.e. the supports 56, are long while the other four (57) are relatively short, as seen in FIG. 3. Each support is suspended from a carriage 59 movably mounted on a supporting beam 60, as shown in FIG. 3. In turn, the beam 60 is suspended from two carriages 61 (only one of which is shown in FIG. 3) mounted on the monorail 52.
The divided parts 53 and 54, as seen in fig. 4 (which is on a much smaller scale than Fig. 3), form a generally rectangular shaped endless rail arrangement which is disposed laterally between the pre-packing apparatus 44, as has been described up to here, and the stretching apparatus 10.
As shown, the rail portions are spaced apart from each other between the pre-trimmer and stretch apparatus, but meet to form the monorail arrangement 52 near the pre-trim apparatus and stretching.
If we also refer to FIG. 4, the monorail 52 runs (to the right) to the vicinity of the tube load 46 substantially in alignment with the tube 45.
In order to prepack the apparatus 44 and thereby prepare a series of groups of spaced tube loops (with dies and mandrels) to be disposed in the drawing apparatus, a load of tube (e.g. 46) at a location which allows a certain length of tube 45 sufficient to reach the capstans 48, 49 and the die holder 51 to be removed from the load, with a loop 45A being released from the load, as seen in FIG. 4. Tube load 46 can be held in an open basket (like basket 36 in Fig. 1), and can be brought into place on a motor conveyor, generally marked 64 in Fig. 1). 4. although the invention is not limited to the latter.
Lubricant is then placed in the end of the length of tube withdrawn from load 46, and then a first mandrel is introduced into the end of the tube, the diameters of the mandrel and the corresponding orifice of the first die (die 66 in Fig. 3) being chosen so as to effect the first predetermined reduction of the tube according to the drawing process according to the invention. The corresponding die 66 is shown in FIG. 3 placed on the tube 45, at the extreme right of the die holder 51, while, for the pre-packing process of the invention, each die, as will appear below, is first placed and fixed in the portfolio 51.
The end of the tube is then reduced in diameter, by stamping or otherwise, to the size of the orifice of the first die 66. Once the end of the tube has been stamped, it is directed through the die. 66 (which is now in the wallet 51), and at least one, but preferably three windings, or loops, of tube 45 are driven on the lower capstan 49.
From the capstan 49, the tube can be directed to and through the rollers of a powered straightener 68. The straightener, if used, provides tension to allow the capstan 49 to drive a sufficient amount of power. tube through the die 66 (still in the die holder 51) to provide a volume of metal for packing seven additional capstans (for an eight capstan drawing apparatus).
The tube 45 passing through the straightening device 68, as seen in FIG. 3, the support 56 is brought into place near the capstan 48, via the carriage mounted on the rail 59, and the coils, or loops, of the tube on the capstan 49 are removed therefrom, and they are hung by a hook (not shown) located at the lower end of support 56, the loops being shown schematically in FIG. 3 by a single circle 49A. When the loops 49A, which constitute the first group of several loops corresponding to the number of capstans of the drawing apparatus, are withdrawn from the capstan 49, the die 66, in which there is a mandrel as also in the tube, is withdrawn. of the die holder 51 so that the loops with the dies are free to move away from the vicinity of the capstan 49 and the die holder 51.
With the cylinders of the straightening device 68 open so that the tube is free to move, the support beam 60 is moved to the right (see fig. 3 and 4) along the extension of the monorail 52, which moves the loops 49A and tube 45 to the right until the end of the tube is returned to a place upstream of the die holder 51. A die 72, in which is made an orifice of a size allowing it to perform the reduction in the next dimension in the tube, is arranged in the portefiliére 51 for the next operation of the pre-packing process, although in FIG. 3, the die 72 is shown removed from the die holder and disposed on the tube between the upper 48A and lower 49A loop groups.
The operations of lubricating the tube, inserting the mandrel, and stamping are again repeated, and the tube windings which are on the upper capstan 48 are driven through the die 72 (placed at this time in the portfolio 51). As with the first die 66, the die 72 is removed from the die holder 51, and the coils of the tube wound on the capstan 48 are removed therefrom, as schematically shown at 48A, and hung from the lower end of a second support 57, as seen in FIG. 3.
The upper loops 48A being on the second support 57, and the die 72 being withdrawn from the die holder 51, the beam 60 is again moved to the right so as to place the end of the tube 45 in front of the die holder and capstans for the preparation of a third group of loops 49B as explained above, the third group being formed on the lower capstan 49. Proceeding in this manner is continued until eight groups of loops are suspended, spaced from each other, from eight supports 56 and 57, eight dies being placed alternately between the groups of loops.
At the end of this operation, as has been described so far, the eight groups of tubular material loops are hung from the beam 60 in horizontal alignment under the monorail 52 on the face of the rail parts 53, 54 (fig. . 4) opposite to that of the stretching apparatus 10. The loops being thus arranged, the two carriages 61, supporting the beam 60, and the supports 56, 57 are then simply moved along the monorail 52 and routed respectively to parts of rail 53 and 54 (via rail switches not shown), so as to present the eight groups of loops to the eight capstans (12 to 19) of the drawing apparatus, the eight carriages 59 being in alignment the first four groups with the first four capstans 12 to 15 of the drawing apparatus and the last four groups with the last four capstans 16 to 19.
The groups of loops being aligned with the capstans, and the dies in alignment with their respective portfolios, the loops are dependent on the supports and they are placed on their corresponding capstan, the upper group of loops (which can be seen in fig. 3) being lowered in horizontal alignment with the lower group of loops. Likewise, the dies placed on the tube are placed and fixed in the portfolios 21H to 26H (fig. 1), the first and last dies being placed and fixed respectively in the die box 33 and in the right end wall of the housing 32 .
In the pre-packing apparatus, the distance separating the holder 51 from the two capstans 48 and 49 corresponds to that which separates the die-holders and the capstans of the drawing apparatus 10, so that when the dies of the pre-packed tube are Presented to the drawing apparatus, the dies come into substantially alignment with the die holders of the drawing apparatus.
When moving the tube loops from the pre-packing apparatus 44 to the stretching apparatus 10, the load of raw tube drawn with the conveyor 64 is moved to position 46A shown in FIG. 4. In this way the load is aligned with the stretching apparatus which is now ready to stretch the tube from a rotary unwinding apparatus. Once the load has been stretched, the load container is moved away on the conveyor to make room for the next load of as-drawn tube, the front end of which has been pre-trimmed as described above.
By using this pre-packing process, the stretching apparatus 10 can perform stretching operation or operations while the pre-packing is being carried out, thereby allowing maximum use of the stretching apparatus. As explained above, the time required to place the prepackaged tube on the stretching apparatus 10 is significantly shorter than that required for packing the stretching apparatus itself.
From the foregoing description it should now appear that we have just described a novel method for drawing an original and useful tube, the method allowing simultaneous and continuous tube drawing with a single pass of the tube in an apparatus consisting of a series of dies and tube drive capstans. Cost-efficiency of the process and apparatus is promoted by using a sliding stretch arrangement and a pre-packing method of the tube to be drawn provides savings through maximum use of the stretching apparatus.