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Procede de marquage de La surface d'un cylindre de Laminoir.
La presente invention concerne un procédé de marquage de La surface d'un cylindre de laminoir, but de conferer à cette surface une rugosite isotrope et durable.
On sait que La rugosite d'un cyLindre de laminoir conditionne dans une tres large mesure des totes métalliques laminées avec ce cylindre.
Cette rugosite du cylindre est constituee d'une multitude de vallees et de pics microscopiques, qui impriment respectivement des pics et des vaLLees dans La surface de La tôle. La regularity des dimensions et de La repartition de cette rugosité influence en particulier L'aptitude de ces töles ä l'emboutissage et au revêtement.
On connait notamment par Le brevet 8E-A-870. pour creer, au moyen d'un faisceau Laser intermittent, une multitude de microcrateres dans La surface d'un cylindre de laminoir. Ces microcratères sont entoures-d'un en relief présentant elevee. Une töle laminée avec un tel cylindre presente donc, surface, une multitude de vaLLees imprimees par Les bourrelets du cylindre, ainsi que des plateaux correspondant aux microcrateres.
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tans leDans ce procédé, Le cylindre de Laminoir est mis en rotation autour de son axe longitudinal et sa surface est frappée par une succession d'impulsions Laser produites par hachage d'un faisceau Laser continu au moyen d'un disque ajoure.
Le faisceau Laser se depLace le long du cylindre, de sorte que sa zone d'impact décrit une trajectoire heli- coidale sur la surface du cylindre.
Le mécanisme de formation d'un tel microcratere est ä present bien connu. On peut rappeler que dans sa zone d'impact sur La surface du cylindre, chaque impulsion Laser provoque l'échauffement dlun certain volume de metal et, ä L'intérieur de ce volume, la fusion d'une gout- telette du metaL du cylindre. Le volume de metal échauffé, ainsi que celui du metal fondu, dépendent de la puissance et de la duree de l'impulsion Laser. L'action de l'impulsion Laser est généralement renforcée par un jet de gaz dirigé vers La zone d'impact précitée. La brutale élévation Locale de la température provoque La formation d'un plasma au-dessus de la zone d'impact, par combustion du metaL.
Ce plasma exerce sur Le métal fondu une pression qui, combinee ä l'effet
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mécanique du jet de gaz, refouLe Le métal vers La Peripherie de La zone chauffee. Le métal fondu ainsi refouLe, parfois meme au-delta de La zone échauffée, forme un bourreLet qui se fondu radialementsolidifie très rapidement. La cavité creusee par Le refoulement du me-t-al-fondu constitue le microcratère.
L'ensemble de ces bourrelets et de ces microcratères determine La rugosité de la surface du cylindre et par consequent aussi celle des tôles qui seront Laminees avec ce cyLindre. La duree de vie des bourrelets conditionne dès lors non seuLement La durée de vie du cylindre et La constance de La rugosité des tôles produites mais aussi, par voie de consequence, la régularité des propriétés de ces tôles notamment en matiere d'aptitude ä La peinture et de résistance au grippage.
La durée de vie des bourrelets dépend dans une large mesure de leur adherence ä La surface du cylindre. Cette adherence est à son tour Le résultat d'une opération de soudage : si la gouttelette de métal fondu est refouLee trop Loin au-delÅa de La zone échauffée par l'impul-
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sion laser, Le bourrelet qui se formera n'adherera pas ccrrectement ä la surface du cyLindre, dont la température est localement trop-basse. Il en résultera dès lors une fissure ä l'interface entre la surface du cylindre et Le bourrelet, conduisant à l'arrachement rapide du
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- - --- --bourreLet sous L'effet des de laminage. La qual bourrelet sous des töles forcesLaminees se détériore alors et il est necessaire d'interrompre Le Laminage pour reconditionner Le cylindre.
La productivité du Laminoir peut en être sérieusement affectée.
La presente invention propose un procede de marquage de La surface d'un cyLindre de laminoir permettant de remedier ä ces inconvenients er. formant des microcrateres pourvus de bourrelets qui presentent une adherence, et par consequent une duree de vie, sensiblement accrue.
Le demandeur a en effet constaté, au cours de ses travaux, que L'adherence des bourrelets pouvait varier dans des proportions appréciables en fonction de La forme des microcrateres. IL est apparu ä cet egard que les microcratères allongés suivant La périphérie du cylindre conduisaient Åa des resuLtats interessants.
Conformément Åa la présente invention, un procede de marquage de la surface d'un cylindre de laminoir, dans lequel on fait tourner Ledit cylindre autour de son axe longitudinal et on forme-une-muttitude-demicrocrateres dans La surface dudit cylindre au moyen d'ur. faisceau Laser intermittent, chaque microcratére donnant naissance à un bourrelet, est caractérisé en ce que L'on donne au rapport L/l entre La dimension L des microcratères, mesurée suivant la périphérie du cy- lindre, et leur dimension L, mesurée paraLLeLement ä L'axe LongitudinaL du cylindre, une valeur supérieure à 1.
L'allongement des microcratères dans la direction désirée est exprimée ici par Le facteur de forme constitue par Le rapport L/t. Il convient de precisera cet egard que Les dimensions L et L sont mesurees sur le volume de métal fondu par une impulsion Laser ; ce volume est plus grand que celui de la cavité qui subsiste après la soLidification du
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bourrelet. Pour simplifier, ces dimensions L et i seront desormais appelées respectivement longueur et Largeur des rmcrocrateres.
Selon une caractéristique particulière du procede de l'invention, on donne au rapport L/l une valeur inférieure à 5.
Toujours selon l'invention, Le rapport L/l est de preference compris entre 1, 1 et 2, 5.
L'adhérence du bcurrelet, exprimée par Lteffort nécessaire pour arracher ce bourrelet, augmente déjà de façon perceptible des que le rapport L/l est superieur ä 1 ; cette augmentation devient réellement intéressante en pratique lorsque Le rapport L/l atteint et depasse 1, 1. Cette augmentation ne se poursuit cependant pas indéfiniment; dès que Le rapport L/l devient superieur à environ 2,5, le bourrelet est Le siege de deformations et celles-ci deviennent inacceptables lorsque Le rapport L/l atteint 5.
L'allongement d'un microcratere dans Le sens desire peut etre réalisé de differentes manières qui d'une façon generale, conduisent ä prolonger la durée d'action de l'impulsion Laser sur la surface du cylindre par rapport ä La duree d'impulsion qui conduit Åa des crateres circulaires.
Dans le type de procede vise par L'invention, le cylindre à marquer est mis en rotation à une vitesse constante autour de son axe longi- tudinal, tandis que Le faisceau Laser intermittent est obtenu par hachage d'un faisceau Laser continu au moyen d'un disque rotatif ajoure. Dans La technique actuelle, La largeur circonférentielle des ouvertures pratiquees dans Le disque, ainsi que les vitesses de rotation du cylindre et du disque hacheur sont adaptées l'une à L'autre de façon Åa former des microcrateres aussi circuLaires que possible.
Pour provoquer L'aLLongement des microcrateres préconisé par la presente invention, on peut notamment diminuer la vitesse de rotation du
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disque hacheur ou augmenter la largeur circonférentielle des ouvertures du disque hacheur, tout en maintenant inchangee la vitesse de rotation du cylindre. On pourrait aussi augmenter La vitesse de rotation du cy-Hndr-e-sans modifier La vitesse de rotation-ou--L-e-s-c-afac*- tenstiques geometnques du disque hacheur. IL est également possible de combiner plusieurs des modifications précitées.
IL est particulièrement aisé de modifier La vitesse de rotation du disque hacheur. IL en résulte cependant que l'écartement entre deux nticrocrateres successifs augmente également, ce qui entraine une diminution de la densite de microcratères, suivant La périphérie du cy- Lindre. Une telle modification peut, dans certains cas, exercer un effet defavorabLe sur La rugosité du cyLindre ainsi que sur celle de la tôle Laminee avec ce cylindre.
L'élargissement des ouvertures du disque hacheur permet d'assurer L'aLLongement des microcratères sans diminuer Leur densite. Cette operation entraîne un resserrement des microcratères, c'est-à-dire une diminution de la distance entre deux microcrateres successifs, sans modifier La distance séparant Le début de deux microcratères successifs.
D'autres particularités et avantages du procede de l'invention apparaitront ä La Lecture de La description qui va suivre et qui porte sur divers modes de mise en oeuvre de ce procede. Cette description est iLLustree parLes dessins annexes, dans lesquels la Fig. 1 rappelle Le principe du procede de marquage d'un cylindre de laminoir ; la Fig. 2 montre la disposition des microcratères resuLtant d'une diminution de la vitesse de rotation du disque hacheur ; et la Fig. 3 mcntre La disposition des microcrateres resultant d'un élargis- sement des ouvertures du disque hacheur.
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Dans ces figures, Les éLemerts identiques ou analogues, tels que les distances entre les microcrateres ou les dimensions des microcratères, sont désignes par les mêmes symboles.
La Fig. 1 represente schématiquement un dispositif de La technique antérieure destine ä rappeler Le principe du procededemarquage d'un cylindre de laminoir à l'aide d'un faisceau Laser intermittent.
Un faisceau Laser continu 32, provenant d'un emetteur approprié 33, est rendu intermittent par hachage au mcyen d'un disque ajoure 35. Le faisceau Laser intermittent 36,37 est transmis une tête de marquage 42 qui Le dévie vers la surface d'un cylindre de laminoir 40 supporté entre des pointes43. La tête de marquage 42 est entrainée en translation Le lang du cylindre 40 par l'intermédiaire d'une vis-mere 45.
Le disque hacheur 35, Le cylindre 40 et la vis-mère 45 sont entra ? nes en rotation par un moteur 46, par l'intermédiaire de mécanismes de distribution assurant la synchronisation désirée des divers mouvements.
Dans un disque hacheur usuel teL que 35, La largeur des ouvertures est egaLe à la distance séparant deux ouvertures voisines. On obtient ainsi une rugosité ccnstituee de microcrateres sensiblement circul-aires disposes de façon reguliere, c-omme-Le-montre La Fig. la qui est une vue agrandie d'une plage de la surface du cylindre 40, apres marquage conventionnel.
Dans La Fig. 2, on a représenté la disposition de deux microcrateres successifs, dans le sens de la périphérie du cylindre, pour quatre vitesses différentes de rotation du disque hacheur. Ces vitesses, reperees V1,V2,V3 et V4 vaLaient respectivement 2500,2200, 1900 et 1600 tr/min. ELLes entrainent non seulement un allongement croissant des microcratères, mais également ur. ecartement croissant entre ceux-ci. La dens ; té de microcrateres suivant la périphérie, KL,
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m'-re exprimée en nombre de microcrateres par pouce, diminue de manière sensible.
La largeur des microcratères est, dans tous les cas, de 120 1m. Le tableau 1 ci-dessous donne Les valeurs de La Longueur (L), de
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L'ecartement (d), de La densite (KL) et du rapport (L/L) des micro¯ crateres formés aux differentes vitesses précitées.
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TABLEAU
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<tb>
<tb> 1.V <SEP> L <SEP> L/L <SEP> d <SEP> KL
<tb> Essai
<tb> n <SEP> tr/min <SEP> m <SEP> um <SEP> nb
<tb> 1 <SEP> 2500 <SEP> 170 <SEP> 1, <SEP> 42 <SEP> 113 <SEP> 90
<tb> 2 <SEP> 2200 <SEP> 190 <SEP> 1, <SEP> 58 <SEP> 126 <SEP> 80
<tb> 3 <SEP> 1900 <SEP> 220 <SEP> 1, <SEP> 83. <SEP> 145 <SEP> 70
<tb> 4 <SEP> 1600 <SEP> 250 <SEP> 2, <SEP> 08 <SEP> 169 <SEP> 60
<tb>
La fig. 3 illustre L'infLuence de l'elargissement des ouvertures du disque hacheur.
Dans le cas présent, cet élargissement est obtenu par une diminution de l'écartement e entre deux ouvertures voisines, ce qui permet de ne pas modifier la nombre de ces ouvertures.
Le tableau 2 ci-dessous indique L'influence de la variation de cet
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scartement smJL-a-Longueur--L et Le rapport L/L des mi-crocrat-re-s.- ela largeur l valait également 120 m dans tous les cas.
TABLEAU 2.
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<tb>
<tb> e <SEP> L <SEP> d <SEP> L/t
<tb> Essai
<tb> no <SEP> mm <SEP> m <SEP> m
<tb> 1 <SEP> 4,33 <SEP> 170 <SEP> 113 <SEP> 1,42
<tb> 2 <SEP> 1,10 <SEP> 190 <SEP> 93 <SEP> 1,58
<tb> 3 <SEP> 0,86 <SEP> 210 <SEP> 73 <SEP> 1,75
<tb> 4 <SEP> 0,63 <SEP> 230 <SEP> 53 <SEP> 1,92
<tb>
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On constate que La diminution de l'écartement e entraine un resserrement des microcrateres qui compense leur allongement et permet de conserver une densité de microcrateres constante, égale ä 90 dans Le cas présent. Cette constance de La densité de microcrateres est favorable pour La régularité de la rugosité du cylindre.
Pour illustrer l'influence de la forme allongée des microcratères sur L'adhérence des bourrelets, on a effectue diverses operations de marquage d'un cylindre au moyen d'un Laser d'une puissance de 800 W et en presence d'un jet d'oxygène ayant un debit de 12 l/min. Pour réaliser l'allongement des microcrateres, on a modifié la vitesse de rotation du disque hacheur, ce qui a entrain une variation de La densité KL des microcratères dans Le sens Longitudinal de ceux-ci. Par
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contre, La densite Kd dans sens transversal, c'est-a-dire paratLelement ä l'axe LongitudinaL du cylindre, est restée constante.
Outre La longueur L des microcrateres, telle qu'elle a été définie plus haut, on a mesuré également La hauteur He La largeur La 0 C lebourrelets ainsi que la profondeur P et la largeur lc des cratères apres formation des bourrelets.
On a enfin mesuré la rugosité R ainsi que l'adhérence des bcurrelets.
Pour cette dernière mesur-e, on a utilisé la méthode décrite dans La demande de brevet BE-A-08700372. Les résultats obtenus sont rassembles dans Le tableau 3 ci-dessous.
TALBEAU 3.
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<tb>
<tb>
Kd <SEP>
<tb> KL <SEP> L <SEP> Essai
<tb> n <SEP> m <SEP> m <SEP> m <SEP> m <SEP> m <SEP> m <SEP> N
<tb> a <SEP> 90 <SEP> 110 <SEP> 120 <SEP> 29 <SEP> 132 <SEP> 22 <SEP> 115 <SEP> 2,6 <SEP> 1,04 <SEP> 2,0
<tb> b <SEP> 90 <SEP> 90 <SEP> 170 <SEP> 28 <SEP> 121 <SEP> 23 <SEP> 120 <SEP> 2,4 <SEP> 1,42 <SEP> 2,3
<tb> c <SEP> 90 <SEP> 50 <SEP> 270 <SEP> 31 <SEP> 137 <SEP> 21 <SEP> 116 <SEP> 2,2 <SEP> 2,33 <SEP> 2,6
<tb>
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Ces résultats montrent qu'aussi bien les dimensions des bourrelets que celles des crateres ne subissent pratiquement aucune Variation. La rugosité R diminue lorsque la vitesse de rotation du disque hacheur diminue, parce que la densité de microcrateres (KL) diminue ; cette 5 variation de la rugosité n'a cependant aucun effet sur l'adherence des bourrelets.
L'augmentation de La longueur L des microcrateres entraine une augmentatioo du rapport L/lc, qui s'accompagne d'un accroissement sensible de la force d'arrachement F en newton, c'est-ä-dire de l'adherence des bourretets.
Les bourrelets etant pratiquement inchangés, l'amélioration de L'adherence est due au fait que ces bourrelets se forment sur La zone échauffée de la surface du cylindre ; cet effet est d'autant plus marque que Le microcratere est plus allonge.
Les microcratères ne peuvent cependant pas etre allongés indéfiniment car, lorsque Le rapport L/l atteint environ 5, une partie du métal fondu du bourrelet reflue vers l'arrière et comble partiellement le microcratère. Le bourrelet résultant est déformé de manière irreguliere.
La presente invention s'etend également aux cylindres obtenus par Le procede précité, qui presentent une rugosité plus durable, ainsi qu'aux tôles laminées avec de tels cylindres ; de telles tales présentent des proprietes superficielles, notamment une rugosité, plus reguliertes.
IL va de soi que la presente invention n'est pas Limitee aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits et iLLustres. Diverses modifications peuvent y être apportées, en particulier dans la façon de pratiquer L'aLLongement des microcrateres, sans sortir du cadre défini par les revendications qui suivent.