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PROCEDE DE PERCAGE ET DE FABRICATION DE TUBES SANS SOUDURE ET EQUIPEMENT POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE - PROCEDE
La presente invention concerne un procédé de pergage et de fabrication de tubes sans soudure, comprenant une opération de perçage dans laquelle une billette pleine constituant une matière de base pour les tubes sans soudure est amincie avec une capacité de traitement élevée. L'invention vise également un equipement pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé Mannesmann sur laminoir ä broche ou procédé Mannesmann sur laminoir ä mandrin est jusqu'à présent très utilisé pour la fabrication de tubes sans soudure. Dans ces procédés, la billette pleine, chauffée ä la température prescrite dans un four de chauffage, est percée au moyen d'un laminoir ou banc de perçage de manière ä obtenir une pièce creuse en forme de barre qu'on lamine en une ébauche creuse au moyen d'un dispositif d'allongement, par exemple un laminoir à broche ou un laminoir ä mandrin, par réduction principalement de son épaisseur de paroi, puis on réduit le diamètre extérieur au moyen d'un laminoir de réduction, tel qu'un dispositif de calibrage ou de réduction par étirage, afin d'obtenir des tubes sans soudure finis ayant les dimensions spécifiées.
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Le contenu technique de l'invention de la meme demanderesse, décrite dans le brevet français n 2. 503.
590 et caractérisée en particulier par une méthode de perçage dans une telle fabrication de tubes sans soudure, est décrit ci-après.
Suivant ce brevet antérieur, un angle d'avance ss (l'angle que forme l'axe du rouleau avec un plan horizontal ou vertical passant par la ligne de travail) et un angle de croisement (l'angle que forme l'axe du rouleau avec un plan vertical ou horizontal passant par la ligne de travail) de rouleaux principaux coniques supportés aux deux extrémités et disposés en opposition horizontalement ou verticalement, de sorte que la billette ou la pièce creuse se trouve en eux, sont maintenus dans les plages suivantes :
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Des rouleaux ä disque, disposés en opposition verticalement ou horizontalement entre lesdits rouleaux principaux, de sorte que la ligne de travail se trouve entre eux, sont pressés contre la billette et la pièce creuse pendant l'opération de perçage.
Cette invention antérieure est sensiblement en contradiction avec le principe de perçage du procédé Mannesmann dans lequel le perçage est effectué au moyen d'un effet dit de forgeage rotatif (effet Mannesmann), tandis que dans l'invention antérieure : (1) la production de l'effet de forgeage rotatif (effet Mannesmann) est limitée autant que possible ; et ; (2) la déformation de cisaillement circonferentiel. ou la déformation par cisaillement de torsion de surface
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tol produites pendant l'Operation de perçage sont limid tees autant que possible, afin d'obtenir un fluage de métal équivalent ou proportionnel à l'extrusion bien qu'étant un laminage ä rouleaux obliques.
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Dans ce but, le laminoir de perçage est construit de manière à permettre un pergage avec un angle de croisement élevé et un angle d'avance élevé, les rouleaux principaux sont coniques et on emploie des rouleaux ä disque ä la place des patins de guidage.
Du fait de cette élimination de l'effet de forgeage rotatif (effet Mannesmann) pour empêcher l'amorçage de défauts de la surface intérieure de l'alésage et, en particulier, pour faire disparaltre un champ de contraintes de cisaillement du à la déformation par cisaillement circonférentiel ,, afin de limiter la ## propagation des défauts de la surface intérieure, on peut maintenant fabriquer des tubes en matières consi- dérées comme difficiles ä travailler, par exemple des métaux fortement allies, des super-alliages et analogues, tels que Inconel, Hastelloy, etc., sans parler des aciers de coupe et de l'acier inoxydable qui ne pouvaient jusqu'à present être traités que par le procede d'extrusion Ugine-Sejournet.
De plus, dans une pièce coulée obtenue par coulée continue et comportant une porosité centrale, on peut fabriquer des tubes sans engendrer des défauts de la surface intérieure de l'alésage, ce qui est très avantageux pour la rationalisation du travail, les coûts de fabrication et autres.
D'une manière generale, les déformations lon-
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gitudinale, radiale et circonférentielle.,''et lors du perçage peuvent être représentées par les équations suivantes, dans lesquelles le diamètre exterieur et la longueur de la billette pleine avant perçage sont
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désignés par dO'10. et le diamètre, la longueur et l'epaisseur d'une pièce creuse après perçage sont dési-
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gnés par d, 1 et t : do2 1 do y i In---L = ln lo 4 (d-t) t
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Bien que, par habitude, on utilise des valeurs de rapport de pergage et de rapport d'expansion de tube, elles ne représentent pas exactement la quantité de déformation, mais elles sont définies comme suit :
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rapport de pergage- =57, lo 4t (D-t, rapport d'expansion de tube dido, qui sont seulement des critères pour le degré de déformation. Toutefois, comme leur signification intuitive est claire, on utilise souvent ces rapports comme des repères pour la déformation et on les utilise également dans la description ci-après.
Dans le perçage usuel, le rapport de perçage est seulement de 3, 0 ä 3, 3 environ et le rapport d'expansion de tube est de 1, 05 ä 1, 08 environ et l'invention antérieure (brevet français n 2. 503. 590) de la présente demanderesse était également basée sur ces plages habituelles.
Par suite, si on augmente trop le rapport de pergage ou le rapport d'expansion de tube au-dessus de ces valeurs, il se produit un effet de forgeage rotatif excessif qui engendre un fort champ de contraintes de cisaillement circonférentiel pendant le perçage, conduisant ä la formation inévitable de défauts de la surface intérieure de l'alésage de sorte qu'on doit employer un système de pergage double utilisant deux étages de laminoirs de perçage.
Plus précisément, la billette doit être percée au moyen du premier laminoir de pergage et on réduit l'épaisseur de paroi au moyen du deuxième laminoir de pergage, par nouvel allongement (dans ce cas, le
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deuxième laminoir de perçage est appelé élongateur rotatif.
Ce qui précède decrit l'arrier plan techno- logique à partir duquel la présente invention a été établie.
La présente invention a pour objet un procédé de pergage, pour la fabrication de tubes sans soudure, quipermet d'effectuer 1e perçage au moyen d'un seul laminoir de pergage au lieu de deux laminoirs de per- çageutilisésjusqu'àprésent.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication de tubes sans soudure qui permet d'effectuer 90 à 95 % du traitement total avec le laminoir de pergage. Plus précisément, la presente invention vise la production d'une piece ou ébauche creuse, qui est proche du produit final, au moyen du laminoir de pergage.
L'invention a encore pour objet un procédé de pergage qui permet d'éviter l'amorgage et la propagation de défauts de la surface intérieure.
Le procédé suivant la présente invention est principalement caractérisée en ce qu'on conserve un angle d'avance ss et un angle de croisements des rouleaux coniques, supportés aux deux extrémités et placés en opposition de part et d'autre d'une ligne de travail, dans les plages suivantes
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en ce qu'on répond à la relation suivante simultanément entre le diamètre d de la billette pleine et le diametre exterieure d et l'épaisseur de paroi t de la pièce creuse après perçage.
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avec,
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et en ce que le rapport de perçage est supérieur ä
4, 0, le rapport d'expansion du tube est supérieur à
1, 15, ou le rapport de l'épaisseur au diamètre ex- térieur est Interieur ä 6, 5 %.
Ainsi, on peut effec- tuer le perçage à paroi mince avec une grande capacité de traitement au moyen d'une opération unique, pour presque tous les procédés de fabrication de tubes sans soudure.
L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus.
D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront mieux ä la lumière de la des- cription détaillée ci-après, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en plan schématique illustrant la mise en oeuvre d'un procédé conforme ä la présente invention ; la figure 2 est une vue de côté schématique illustrant la mise en oeuvre du procédé suivant l'in- vention ; la figure 3 est une vue schématique analogue, mais de face. la figure 4 est une coupe partielle illustrant une structure de montage des extrémités de l'axe du rouleau principal d'un laminoir de perçage du type à rouleaux obliques utilisé dans le procédé suivant l'invention ;
et la figure 5 est une coupe partielle illustrant une structure de montage des extrémités de l'axe du rouleau principal d'un laminoir de perchage à rouleaux obliques usuel.
La présente invention est décrite ci-après de façon spécifique, sur la base de résultats d'essais ef- fectués par la demanderesse.
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Conditions de perçage
Pendant des recherches effectuées au moyen d'un laminoir de perçage suivant le brevet antérieur précité, relatives à la limite du rapport de peréage et du rapport d'expansion de tube, c'est-a-dire avec pergage à paroi mince ä grande capacité, rapport de perçage élevé et rapport d'expansion de tube élevé, et en poursuivant l'étude dans des conditions de pergage largement variables, on a trouvé que des conditions qui pouvaient être presque négligées dans le cas du pergage avec-le rapport de perçage et le rapport d'expansion de tube usuels, engendraient des difficultés dans le cas de ce perçage à paroi mince ä grande capacité.
Cela concerne la possibilité ou non d'effectuer l'opération de perçage et l'etablissement de principes fondamentaux relatifs à la répartition de la réduction par laminage de l'épaisseur de paroi, axialement et circonferentiellement, lors du pergage. Toute déviation par rapport ä ces principes peut provoquer un évasement (phénomène de renflement) ou un blocage et une interruption de l'opération de pergage elle-même.
Les résultants des essais effectués particulierement en ce qui concerne la façon dont la réduction d'épaisseur par laminage doit être répartie longitudinalempent et circonférentiellement ne sont pas décrits ci-après.
Au moyen d'un laminoir de pergage ä rouleaux obliques, on a étudié, dans des essais de perçage, une plage de perçage possible dans laquelle le perçage peut etre effectué sans engendrer d'évasement ou de blocage.
On fait varier les diamètres des billettes pleines et des broches et on a fait varier l'angle d'avance ss des rouleaux principaux en sept étapes, de 80 à 20"avec des intervalles de dz et l'angle de croisement γ en sept étapes, de 5 à 35 avec des intervalles de 50.
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Dans ces essais, le diamètre de l'épaulement ou partie de pénétration des rouleaux principaux est de 350 mm et la vitesse de rotation est de 60 t/mn.
Pour tenir la piece creuse, on utilise des patins de guidage ou des rouleaux ä disque de 900 mm de diamètre, afin de comparer les effets exercés sur la capacité de perçage. Les billettes sont en acier au carbone forgé, en quatre échantillons ayant des diamètres respectifs de 55 mm, 50 mm, 65 mm et 70 mm. Les broches
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ou mandrins sont de sept types, ayant des diamètres respectifs de 50 mm, 55mn, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm et 100 mm. On étudie toutes les combinaisons possibles entre les billettes et les broches.
La condition déterminée dans laquelle le percage est possible est exprimée par l'équation suivante : avec,
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La raison pour laquelle - t 4,5 est que, si-S/e-'5, il se produit un évasement pendant le si p perçage, ce qui provoque un renflement de la paroi du tube entre les rouleaux principaux et les patins de guidage ou les rouleaux à disque et interrompt fina-
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lement le perçage. De meme, la raison pour laquelle 1, -/ est que si 1, 5) -'ft/\f 0 le jeu entre la périphérie des broches et la pièce creuse diminue, ce qui provoque le blocage jusqutà arrêter le perçage lui-même.
De plus, si l'épaisseur de paroi de la pièce creuse devient trop mince, la paroi du tube peut être déchirée et pelée (phénomène de pelage) par les rouleaux à disque ou par les bords des patins de guidage. Lorsqu'on utilise les rouleaux ä disque, le pelage tend à se produire davantage que dans le cas où on utilise les patins de guidage et on estime donc que la limite
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du rapport d'épaisseur de paroi (t/d) de la pièce creuse est de 3 % environ dans le cas des rouleaux à disque et de 1, 5%environ dans le cas des patins de guidage.
Bien que la différence entre ces valeurs soit seulement de 1, 5 %, elle ne peut être negligee du point de vue de la technique de production.
Ensuite, dans le procédé de pergage ä paroi mince ä une telle capacité élevée, l'effet de forgeage rotatif tend à se produire plus fortement, comme déjà
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indiqué, ce qui accrolt le fluage du métal dû à la déformation par cisaillement circonférentiel) ( pendant 16 le perçage et engendre un fort champ de contraintes de cisaillement. Autrement dit, des défauts de la surface intérieure de l'alésage et des stratifications tendent ä se produire.
Afin d'éviter ces inconvénients, on examine les plages admissibles pour l'angle d'avance ss, l'angle de croisements et leur somme ss + et les résultats sont les suivants :
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En particulier, lorsqu'on perce un acier fortement allié qui est une matière difficile à travailler, pour obtenir une paroi mince ä une capacité de traitement élevée, on respecte les équations suivantes :
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Suivant le brevet antérieur précité, en ce qui concerne les plages numériques de l'angle d'avance ss, de l'angle de croisement r et leur somme B + Y, leurs limites supérieures ont été imposées par des contraintes de construction mécanique.
Dans la présente invention, comme décrit plus loin, grâce ä des perfectionnements de la structure de montage de l'extrémité de l'axe des rouleaux du côté d'entrée, les limitations dues ä la
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structure mécanique sont supprimées en ce qui concerne ss, Y et ss + r et les limites supérieures sont fixées par considération de la déformation par cisaillement circonférentiel de la même façon que pour les limites inférieures.
Plus précisément, la raison pour laquelle γ # 35 est que si γ < 35 , le fluage du métal par défor-
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mation de cisaillement circonférentiel est dépasr se et il en résulte un fluage inverse du métal. La raison est la même pour l'angle d'avance ss puisque, si ss > 200, 1e fluage du métal s'inverse du fait que la limite superieure del'angle de croisement est fortement augmentée, de 250 ä 35 . Cela est également vrai pour la limite supérieure de la somme de l'angle d'avance ss et de l'angle de croisement-d.
D'autre part, les limites inféreures de l'angle d'avance ss, de l'angle de croisement i et de leur somme ss + γ sont fixées en tenant compte de ce que ces limites doivent éviter la formation de défauts de la surface intérieure de l'alésage engendrés par l'effet de forgeage rotatif (effet Mannesmann) et la déformation par cisaillement circonférentiel.
Exemple d'equipement pour la mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention.
On décrit la construction d'un laminoir de perçage utilisé dans la mise en oeuvre de la présente invention, en particulier dans le cas de perçage à paroi mince et ä grande capacité de traitement avec un rapport de perçage et un rapport d'expansion de tube élevés, cette construction étant illustrée sur les figures 1 à 4.
Les rouleaux principaux 11, 11' sont coniques et ils présentent des surfaces de roulage ou de laminage lia, 11'a ayant un angle d'entrée@1 du côté d'entrée d'une
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billette pleine 13, et des surfaces de laminage I1b, 11'b ayant un angle de sortie t2 du coté de sortie, des parties de pénétration 11g, 11'g étant définies à l'inter-
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section entre les surfaces de laminage d'entrée 11a,
11'a et les surfaces de laminage de sortie llb, 11'b, et chaque axe de rouleau 11c, 11'c étant supporté à ses deux extrémités par des paliers 16a, 17a montés sur des bätis 16, 17.
Les axes de rouleau 11c,11'c sont disposes d'une manière telle que leurs prolongements s'étendent suivant un même angle d'avance ss dans des directions opposées par rapport ä un plan horizontal, ou un plan vertical different de la figure, contenant une ligne de travail X-X suivie par la billette pleine 13, et que lesdits prolongements se croisent suivant un angle de croisement symetriquepar rapport à un plan vertical, ou un plan horizontal différent de la figure, passant par la ligne de travail X-X. En outre, les rouleaux sont prévus pour tourner dans le meme sens, comme indique par des flèches, à la même vitesse angulaire.
Comme représenté sur la figure 3, des patins de guidage 12,12' sont placés entre les rouleaux principaux 11, 11' et une ébauche ou pièce creuse 18 est interposée entre ces patins, les patins étant placés au-dessus et au-dessous, ou de chaque cote en dehors de la figure, de la ligne de travail X-X. On peut remplacer les patins de guidage 12,12' par des rouleaux à disque entraînés. L'extrémité avant d'une broche de perçage 14, supportée par un mandrin 16 ä sa partie arriere, est située ä un endroit espace des parties de pénétration 11g,11'g d'une distance déterminée vers le côté d'entrée de la billette pleine 13.
Il faut noter maintenant que la structure de maintien de l'extrémité de l'axe du rouleau, du côté d'entree, est très améliorée par rapport à celle du laminoir de perçage suivant le brevet antérieur précité de la meine demanderesse.
La figure 5 est une coupe partielle illustrant la construction usuelle de l'invention de maintien de
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l'extrémité de l'axe du rouleau principal. Suivant l'art antérieur, un rouleau principal 21 est construit de sorte que ses extrémités d'axe, en saillie par rapport aux surfaces 21a, 21b du rouleau du cote entrée et du cote sortie, sont supportées par des paliers 26a, 27a fixés sur des bâtis 26, 27. Ainsi, si l'angle de croisement est supérieur ä 250, les extrémités de l'axe du rouleau tendent à entrer dans la ligne de travail de la billette pleine 13, ce qui interfère sensiblement avec l'Ope- ration de laminage.
Au contraire, dans un équipement pour la mise en oeuvre de procédé de la présente invention, comme représenté sur la figure 4, les deux extrémités de l'axe de rouleau llc du rouleau principal 11 sont respectivement supportées sur les bätis 16, 17 par l'intermédiaire des paliers 16a, 17a, mais le palier 16a du côté d'entrée est placé dans un logement annulaire lld formé par l'agrandissement partiel d'un alésage dans lequel passe l'axe de rouleau llc. Un élément support faisant partie du bäti 16 est également, pour sa partie principale, place dans le logement annulaire lld. Ainsi, on évite une interférence mécanique entre le palier 16a du côté d'entrée et la billette pleine qui avance, et l'angle de croisement Y peut être proche de 350.
Ainsi, la limite supérieure de l'angle de croisement J est fortement augmenté et un rappel par les rouleaux ä disque pendant le perçage n'est pas obligatoire comme c'était le cas dans l'invention antérieure.
EXEMPLE 1
Bien qu'une billette coulée en acier inoxydable austénitique fabriquée par coulée continue ait une aptitude assez médiocre au traitement ä chaud, on choisit un acier inoxydable austétinique avec addition de Nb (18Cr-8Ni-1Nb) ayant en particulier une mauvaise déformabilité ä chaud et on prépare une billette de diamètre dO égal à 60 mm, ä partir de la region centrale
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d'une pièce coulée de 187 mm de diamètre produite par coulée continue horizontale, afin d'effectuer un essai de pergage à paroi mince, avec un rapport de pergage élevé, au moyen d'un laminoir de perçage ä rouleaux obliques.
Caractéristiques du laminoir de pergage : angle de croisement γ des rouleaux principaux : aP angle d'avance ss des rouleaux principaux ; 160 diamètre d'épaulement des rouleaux principaux : 350 mm diamètre de broche : 55 mm diamètre des rouleaux ä disque : 900 mm Conditions de perçage : diamètre do de la billette pleine : 60 mm diamètre extérieur d de la pièce creuse : 60,7 mm épaisseur de paroi t de la piece creuse : 1 J 7 mm rapport de perçage : 9, 0 (le rapport de per- gage maximal usuel est de 3, 0 à 3, 3 environ) rapport d'expansion du tube : 1, 01 épaisseur de paroi / diamètre extérieur :
2, 8 % (Le rapport minimal usuel épaisseur de paroi/ diamètre extérieur est de 8 à 10 % environ) contrainte logarithmique radiale
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contrainte logarithmique circonférentielle
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Le rapport de répartition de la réduction circonférentielle et longitudinale est correct et le pergage est effectué régulièrement, sans engendrer d'eva- sement ou de blocage.
D'autre part, un procédé à laminoir ä broche Mannesmann est employé très largement comme procédé de fabrication, en particulier pour des tubes sans soudure de diamètre moyen. Dans ce procédé, le perçage est ef- fectué d'une manière telle que la billette est d'abord
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percée par le laminoir de perçage, son épaisseur de paroi est réduite par un élongateur rotatif, elle est allongée put un laminoir à broche pour une nouvelle réduction, sa surface intérieure est traitée par un dispositif de lissage, puis son diamètre extérieur est réduit au moyen d'un laminoir de reduction, tel qu'une machine de calibrage (laminoir de calibrage), une machine de réduction par étirage (laminoir de réduction à étirage)
ou un laminoir de calibrage rotatif et autre, de manière ä obtenir un produit fini aux dimensions spécifiées. Par contre, le procédé de pergage ä paroi mince et à rapport de perçage élevé suivant la présente invention est concu pour effectuer les opérations des quatre machines prédédentes, c'est- à-dire le laminoir de pergage, l'elongateur rotatif, le laminoir à broche et la machine de lissage, au moyen d'un unique laminoir de perçage du type ä rouleaux obliques. On peut donc dire que le principe technique de la présente invention procure, en particulier, un procédé de fabrication très remarquable. Bien entendu, on peut très facilement supprimerune machine telle que l'élongateur rotatif.
Dans la mise en oeuvre de l'invention, puisque l'effet de forgeage rotatif (effet Mannesmann) est limite et que le champ de contraintes de cisaillement est éliminé, il ne se produit guère de défauts de la surface intérieure de l'alésage, bien que le perçage soit un pergage ä paroi très mince et que la matière ä traiter ait une très mauvaise aptitude au traitement ä chaud. De plus, l'opération de pergage est si stable qu'il n'y a pratiquement pas de défauts tels qu'évasement, blocage ou pelage, lors du pergage de vingt échantillons.
De même, lorsqu'on examine 1'effet dans la fabrication de tubes de soudure de petit diamètre, on
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voit que, parmi les traitements par le laminoir de pergage, l'élongateur rotatif (non utilisé dans la plupart des cas), le laminoir à mandrin à huit étages, le four de réchauffage et la machine de réduction par étirage, les opérations du laminoir de perçage, de la machine d'allongement rotative et du laminoir ä mandrin à huit étages peuvent être exécutées par un seul laminoir de pergage du type ä rouleaux obliques, ce qui a pour résultat de supprimer le refroidissement de la pièce creuse et donc de supprimer le four de rechauffage.
L'avantage économique de 1'invention est donc très important et en outre on comprend que le laminoir à mandrin, qui comporte habituellement huit étages (rapport d'allongement maximal 4, 5), peut très facilement etre réduit ä moins de quatre étages (rapport d'allongement inférieur ä 2, 5) par execution du pergage ä paroi mince ä haute capacité dans le laminoir de pergage du type ä rouleaux obliques.
En outre, il faut noter que, aussi bien pour les diamètres moyens que les petits diamètres, on peut conserver, mais il est possible de supprimer, non seulement l'opération d'allongement mais également les opérations de réduction ou calibrage. Ainsi, conformément ä la présente technique, le produit final peut être terminé au moyen du seul laminoir de pergage ä rouleaux obliques, si le diamètre est fixé dans l'o-
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pération de pergage.
EXEMPLE 2
On choisit un acier fortement allie (25Cr- 20Ni) ayant une aptitude au traitement à chaud encore
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plus mauvaise et, de la même fagon que dans l'exemple 1, on prépare une billette de diamètre do de 55 mm ä partir de la région centrale d'une pièce coulée de 187 mm de diamètre fabriquée par coulée continue horizontale, afin d'effectuer un essai de perçage à paroi mince avec un rapport élevé d'expansion de tube.
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Caractéristiques du laminoir de pergage : angle de croisement des rouleaux princi- paux : 250 angle d'avance ss des rouleaux principaux : 120 diamètre d'épaulement des rouleaux princi- paux : 350 mm diamètre de broche : 100 mm Conditions de pergage : diamètre do de la billette pleine : 55 mm
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diamètre extérieur d de la pièce creuse : 110, 8 mm épaisseur de paroi t de la pièce creuse : 1, 8mm rapport de perçage : 3, 9 (Ie rapport de per- gage est de 3, 0 à 3, 3 environ) rapport d'expansion du tube : 2, 02 (le rapport d'expansion de tube maximal usuel est de 1, 05 à 1, 08 environ) épaisseur de paroi/d1amètre extérieur :
1, 6 % (le rapport minimal usuel épaisseur de paroi/diamètre exterieur est de 8 à 10 % environ).
Contrainte logarithmique radiale :
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Contrainte logarithmique circonférentielle :
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Le rapport de répartition de la réduction circonférentielle et longitudinale est correct et le perçage est effectué régulièrement sans engendrer d'éva- sement et de blocage.
D'autre part, bien qu'un laminoir d'expansion, appele machine d'expansion rotative servant de laminoir pour l'expansion de la pièce creuse percée, existe comme équipement pour la fabrication de tubes sans soudure de grand diamètre, si on considère le fait que son rapport d'expansion est seulement de 1, 3 ä 1, 5 environ et que le rapport entre l'épaisseur de paroi
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et le diamètre extérieur de la piece creuse est également de 5 à 7 % environ seulement, le principe technique de la présente invention, suivant lequel le pergage et l'expansion du tube peuvent être effectués par la même opération pour obtenir un rapport épaisseur de paroi/diamètre extérieur de 1, 5 %, constitue en particulier un procédé de fabrication remarquable.
En outre, dans cet essai de perçage, bien qu'on puisse obtenir un perçage et une expansion remarquables grâce au procédé de perçage à angle de croisement et angle d'avance élevés et malgré une tres médiocre aptitude de traitement a chaud de la matière, la pièce creuse après pergage est exempte de défauts de la surface intérieure de l'alésage et de stratifications résultant de fissures dans l'épaisseur de la paroi.
Dans cet exemple, 1'opération de pergage est également si stable que des incidents, tels qu'un évasement et un blocage, ne se produisent pratiquement pas lors du perçage de 20 échantillons. De plus, l'apparition d'incidents de pelage est évitée par l'emploi de patins de guidage au lieu de rouleaux à disque.
EXEMPLE 3
Compte tenu du fait qu'un pergage avec un rapport de perçage élevé a été satisfaisant dans l'exemple 1 et qu'un pergage avec un rapport d'expansion élevé a été satisfaisant dans l'exemple 2, on procède dans l'exemple 3 à un perçage avec à la fois un rapport de perçage et un rapport d'expansion élevés. On utilise comme échantillon une matière allongée forgée en acier fortement allié (30 Cr - 40 Ni - 3 Mo) et le diamètre de la billette pleine est de 60 mm. Dans le perçage, on utilise les patins de guidage.
Caractéristiques du laminoir de perçage :
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angle de croisement Y des rouleaux principaux : 300 angle d'avance ss des rouleaux principaux : 140
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diamètre d'épaulement des rouleaux princi- paux : 350 mm diamètre de broche : 90 mm Conditions de perçage : diamètre d0 de la billette pleine : 60 mm diamètre d de la pièce creuse : 101, 8 mm épaisseur de paroi t de la pièce creuse : 1, 8 mm rapport de pergage : 5, 0 (le rapport de per- cage maximal usuel est de 3, 0 à 3, 3 envi- ron) rapport d'expansion : 1, 70 (le rapport d'ex- pansion maximal usuel est de 1, 05 ä 1, 08 environ) épaisseur de paroi/diamètre extérieur :
1, 8% (le rapport minimal usuel épaisseur de paroi/diamètre extérieur est de 8 ä 10 % environ) contrainte logarithmique radiale :
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contrainte logarithmique circonférentielle :
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Le rapport de répartition de la réduction circonférentielle et longitudinale est correct et le perçage est effectué régulièrement, sans engendrer d'évasement et de blocage.
Bien entendu, dans cet essai également, puisqu'on emploie le procédé de pergage ä angle de croisement et angle d'avance élevés, malgré le perçage ä un rapport de pergage et un rapport d'expansion très élevés et bien que la matière ait une très médiocre aptitude au traitement ä chaud, la pièce creuse après pergage est exempte de défauts de la surface intérieure de l'alésage et de stratifications résultant de fissures dans l'épaisseur de la paroi. L'opération de per-
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gage est également si stable que des incidents tels qu'évasement, blocage et pelage ne se produisent pratiquement pas dans le pergage de 20 échantillons.
Comme dejaindique. la presente invention est avantageuse en ce que le pergage ä paroi mince peut être effectué régulièrement à une capacité de traitement élevée, sans provoquer d'incidents tels que des défauts de la surface intérieure de l'alésage, une stratification, un évasement, un blocage, un pelage, etc.
De plus, le laminoir de pergage, la machine d'allongement, le laminoir ä broche et la machine de lissage utilisés jusqu'ici dans la fabrication de tubes sans soudure de diamètre moyen peuvent être remplaces dans de nombreux cas de la pratique par un seul larninoir de perçage du type ä rouleaux obliques, de sorte que les équipements sont sensiblement diminues et par conséquent les consommations d'énergie, les surfaces de plancher et les couts de production peuvent être réduits.
De meme, lorsqu'on examine les effets dans la fabrication de tubes sans soudure de petit diamètre, on voit que, parmi les opérations effectuées par le laminoir de perçage, la machine d'allongement rotative (non utilisée dans la plupart des cas), le laminoir à mandrin à 8 étages, le four de réchauffage et la machine de réduction à tirage, les opérations allant du laminoir de perçage au laminoir à mandrin à 8 étages peuvent être exécutées par un seul laminoir de pergage du type ä rouleaux obliques, ce qui permet de supprimer le refroidissement de la pièce creuse et par conséquent de supprimer le four de réchauffage.
11 est entendu que des modifications de détail peuvent etre apportées dans la forme et la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention sans sortir du cadre de celle-ci.