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" perfectionnements à la production de métal ajouré " La présente invention se rapporte à
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¯a pro0.D.utjO.rl de métal aj'our en ménageant des i'3n- tes ou autres ouverturesde dimensions restreintes dans le métal et en travaillant ensuite mécaniquement le métal entre les fentes de façon à ouvrir ou agran- dir les ouvertures.
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L'invention a en vue de produire du métal ajouré con- curremment avec le laminage de celui-ci, et comme conséquence directe de la réduction d'épaisseur résultant de ce laminage.
Le but principal de l'invention est d'obtenir des ou- vertures dans le métal sans produire les efforts et tensions indésirables résultant des procédés proposés jusqu'ici. Ce ré- sultat est atteint en agrandissant des ouvertures dans le métal pendant le travail mécanique de celui-ci. Comme conséquence, on évite non seulement le désavantage des procédés antérieure- ment connus, mais on obtient les influences favorables dues au travail mécanique, ainsi que l'avantage économique d'obtenir les ouvertures en même temps que le métal est travaillé et par la même opération.
Il est déjà bien connu de fabriquer des tôles ajourées en fendant le métal et en ouvrant ensuite les fentes par étira- ge de la tôle dans une direction faisant un certain angle avec la direction des fentes. Ceci est naturellement un mode commun de préparation du métal appelé "métal déployé". Le même procé- dé général a été appliqué à la fabrication d'éléments de con- struction munis d'ailes, tels que des poutres ou colonnes, en ménageant dans l'âme de celles-ci un grand nombre de fentes longitudinales et en écartant ensuite les ailes pour produire un corps métallique ajouré ou à claire voie. Dans des procédés de ce genre, l'opération d'allongement du métal en vue de pro- duire l'ajourage utilise systématiquement l'étirage avec, com- me conséquence inévitable, la production d'efforts et de fai- blesses dans le métal.
Il est également connu de fabriquer des poutres avec des âmes ajourées en fendant d'abord le métal, de façon à produi- re plusieurs bandes s'étendant dans le sens de la longueur de la poutre, en laminant ensuite l'âme, mais non les ailes, pour allonger ces bandes, et en écartant enfin les ailes l'une de l'autre pour produire une âme ajourée ou à claire voie.Dans ce genre de procédé, des efforts d'étirage et des faiblesses sont également inévitables. A cause de l'allongement des ban-
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des à un degré plus grand que le reste du métal de la poutre, on produit en elles un caractère ondulé et, comme le métal des bandes possède un degré considérable de rigidité, l'opération finale d'écartement des ailes en vue d'ouvrir l'âme doit en- traîner un degré notable d'étirage.
Dans ces procédés antérieurs connus, il y a également lieu de noter qu'il existe une séparation ou élargissement positif de l'élément de construction dans son ensemble, pour ouvrir les fentes ou pour écarter les bandes l'une de l'autre.
L'ouverture du métal n'est pas obtenue comme résultat du lami- nage, mais à cause d'une opération plus ou moins indépendante de séparation et d'étirage.
Il est en outre connu de ménager, dans une tôle, des fentes transversales disposées suivant plusieurs zones, ces fentes étant séparées par des zones de métal non perforé. La tôle.. est soumise à une opération de laminage suivant les parties non perforées, mais non dans les zones fendues, de sor- te que le métal non perforé subit une réduction d'épaisseur et est ainsi quelque peu allongé, avec la conséquence que les côtés des fentes sont séparés à un certain degré de façon à produire des ouvertures de dimensions plus ou moins restrein- tes.
Il a en outre déjà été proposé, comme opération dans la production d'une âme ajourée dans une poutre en I, de laminer les ailes sans laminer l'âme, de façon à produire la séparation initiale de bandes disposées plus ou moins en diagonale par rapport à l'âme.
Dans ces procédés antérieurs connus, on ne peut produire aucune ouverture considérable du métal sans que des parties du métal soient soumises à un étirage considérable.
Tous ces procédés antérieurs connus sont essentiellement différents de celui faisant l'objet de la présente invention non seulement dans le traitement mécanique et physique du mé- tal travaillé, mais aussi dans les effets produits.
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Conformément à l'invention, on ménage également des fen- tes ou des ouvertures équivalentes ou des parties affaiblies dans le métal, mais au lieu d'exercer un effort de traction ou d'étirage sur le métal pour ouvrir les fentes, on travaille mé- caniquement le métal, y compris les parties de celui-ci dans lesquelles se trouvent réellement les fentes, de façon à agran- dir ou élargir directement ces fentes comme résultat du travail mécanique.
Au lieu de traiter le métal de façon à soumettre les parties fendues à une tension d'étirage pour ouvrir les fentes, comme dans les procédés antérieurs connus, on applique des forces de compression directement au métal des parties fendues pour élargir les ouvertures* Comme conséquence, on évi- te les influences affaiblissantes d'une opération d'étirage et en même temps on obtient les effets bien connus d'amélioration dus au travail mécanique- En comparant le procédé suivant l'invention avec ceux connus antérieurement, on se rend compte que dans pratiquement tous les genres de travail mécanique, ceux-ci engendrent des forces de tension à un degré plus ou moins grand, mais dans des opérations telles que le laminage, ces forces sont accompagnées de forces de compression qui an- nulent l'influence nuisible de l'étirage.
L'expression " travail mécanique" désigne le laminage, forgeage, compression, ou toute autre opération équivalente, produisant une réduction d'épaisseur du métal et son allonge- ment.
La présente invention consiste à ménager des fentes, ouvertures, ou entailles dans une partie d'une ébauche métalli- que et à travailler ensuite mécaniquement cette ébauche ou des parties de celle-ci, y compris au moins une fraction importante de la 'partie renfermant les ouvertures, de manière à allonger le métal de cette partie à des degrés différents pour produire l'ajourage.
En d'autres mots, l'invention consiste à laminer le métal qui renferme réellement les fentes ou ouvertures, de manière à réduire l'épaisseur du métal à des degrés différents pro-
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gressivement le long des fentes ou ouvertures, de façon à les élargir et à produire ainsi l'ajourage.
En outre, dans ses formes de réalisation préférées, l'invention porte sur des corps métalliques ajourés, dont le métal est pratiquement exempt d'efforts drétirage et de défor- mations.
Les dessins ci-joints représentent à titre d'exemples différentes formes de réalisation de l'invention:
Les fig.l à 10 inclusivement sont alternativement des vues en coupe transversale et en plan représentant différentes phases dans la formation d'une poutre ajourée par le procédé suivant l'invention.
La fig. 11 est une vue en coupe longitudinale à travers l'âme d'une ébauche, cette vue montrant en élévation les cy- lindres produisant les entailles dans celle-ci-
La fig. 12 est une vue en coupe transversale d'une ébau- che analogue à celle de la fig. 1, montrant l'application des cylindres horizontaux et verticaux pendant la première passe.
La fig.13 représente schématiquement en vue en coupe transversale les différentes phases de la réduction d'épaisseur auxquelles l'ébauche de la fig.l est soumise.
La fig.14 représente une vue en coupe transversale d'une ébauche semblable à celle de la fig.l, mais dans laquelle l'âme diminue pratiquement d'épaisseur jusqu'à la ligne longi- tudinale médiane de l'âme.
La fig.15 est une vue en plan d'une poutre produite par laminage de l'ébauche suivant la fig.14.
La fig.16 représente en vue en coupe transversale une variante de l'ébauche de la fig.l, avec un degré plus grand de courbure entre l'âme et les ailes.
La fig.17 est semblable à la fig.16 et montre la même poutre, mais représente les cylindres appliqués sur celle-ci.
La fig.l8 est une vue en coupe transversale d'une pou- tre, également semblable à celle de la fig.9, mais différant de celle-ci en ce qu'elle comporte une courbure continue à
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partir des ailes jusqu'à la région intérieure plus plane de l'âme.
La fig.19 représente en vue en coupe transversale une ébauche avec des ailes, dont l'âme est divisée en deux parties longitudinales semblables séparées par une partie médiane lon- gitudinale épaissie.
La fig. 20 est une vue en plan de cette même ébauche, fendue préalablement à l'opération de laminage.
La fig.21 est une vue en coupe transversale de l'ébauche suivant les fig.19 et 20, montrant l'application des cylindres horizontaux et verticaux sur cette ébauche.
Les fig.22 et 23 représentent des vues en coupe trans- versale et en plan, respectivement, de la même poutre pour une phase intermédiaire du laminage-
Les fig.24 et 25 sont des vues en coupe transversale et en plan, respectivement, de la poutre terminée.
La fig.26 est une vue en coupe transversale d'une ébau- che comportant plusieurs parties longitudinales épaissies avec des régions intermédiaires d'épaisseur variable:
La fig. 27 est une vue en plan de cette même ébauche, mon- trant les régions entre les parties longitudinales épaissies munies de fentes dans une position décalée.
Les fig. 28 et 29 sont des vues en coupe transversale et en plan, respectivement, d'une tôle ajourée produite par lami- nage de cette ébauche suivant les fig.26 et 27.
La fig.30 est une vue en coupe transversale d'une ébau- che analogue à une plaque, comportant des parties latérales épaissies, allant en diminuant d'épaisseur vers l'intérieur de l'ébauche, la partie médiane de l'ébauche étant d'une épaisseur pratiquement uniforme.
La fig. 31 est une vue en plan d'une tôle ou plaque obte- nue par laminage à partir d'une telle ébauche, montrant la for- me des ouvertures produites par ce genre de profil en coupe transversale de l'ébauche.
La fig. 32 est une vue en coupe transversale d'une ébau-
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che semblable à celle de la fig.30, mais dont l'épaisseur va- rie dans tout l'intervalle entre les parties latérales épais- sies, et la fig. 33 est une vue en plan du produit obtenu par laminage de l'ébauche représentée sur la figure précédente, cette fig. 33 montrant comment le changement du profil en coupe transversale modifie la forme de l'ouverture.
L'invention .va d'abord être décrite dans son application à la production de la poutre représentée sur les fig. 9 et 10, comportant des ailes 1"" et une âme 3"": , munie d'ouvertures.
6"". Les phases représentant la fabrication de cette poutre sont indiquées sur les fig.l à 8 inclusivement et sont représen- tées schématiquement sur la fig.13.
On lamine le métal de façon à produire l'ébauche a, possédant en coupe transversale le profil représenté sur les fig.l et 12 et par les lignes extérieures en traits interrompus sur la fig.13. Les ailes l. de cette ébauche ont une épaisseur plus grande que les ailes 1"" de la poutre terminée. L'âme 2 comprend des parties ou régions planes 4, voisines des ailes, d'une épaisseur sensiblement plus grande que les régions corres- pondantes de l'âme 3"" dans la poutre terminée et d'une épais- seur plus grande que les parties restantes de l'âme dans l'é- bauche. L'épaisseur de l'âme diminue graduellement à travers la partie 5 jusqu'à la zone intérieure plane 3, qui a sensiblement la même épaisseur que l'âme 3"" de la poutre terminée.
On fait passer l'ébauche a à travers un dispositif pro- duisant des fentes ou entailles, représenté de façon convention- nelle sur la fig.ll, pour produire les fentes ou entailles 6 dans l'âme de l'ébauche. Ces coupures 6, comme représenté, ne traversent pas complètement le métal de l'âme et sont plus exactement des entailles que de véritables fentes. Bien que ces entailles, en particulier lorsque la coupure présente la forme d'un V comme montré sur les dessins et traverse à peu près complètement l'âme, soient spécialement efficaces et s'élargis- sent bien à la forme des ouvertures désirées pendant l'opération
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de laminagesuivante, il est évident que l'on peut employer avec succès d'autres entailles ou fentes véritables.
Le dispositif servant à former ces fentes peut être de toute construction désirée. Il est représenté comme comprenant deux cylindres opposés 7et 8, la surface du rouleau supérieur portant plusieurs nervures de coupe étendues 9, disposées pa- rallèlement l'une à l'autre et à l'axe du cylindre. Les coupures ou entailles 6 dans l'âme s'étendent dans le sens transversal de celle-ci ; les extrémités de ces entailles atteignent à peu près, ou même pénètrent légèrement dans les parties épaisses 4 de l'âme.
Après l'opération d'entaillage, l'ébauche est de préféren- ce laminée dans un laminoir universel du type Grey. Comme il est bien connu, celui-ci comprend un train principal réducteur d'épaisseur et un train supplémentaire, formant les bords des ailes- En ce qui concerne l'invention, il y a lieu de consi- dérer seulement le train principal réducteur d'épaisseur.
Ce- lui-ci comprend des cylindres horizontaux 10 et 11 et des cy- lindres verticaux 12, le cylindre supérieur 10 pouvant être rap- proché ou éloigné du cylindre inférieur 11, et les cylindres verticaux 12 pouvant être rapprochés ou éloignés latéralement l'un de l'autre,
On fait passer l'ébauche a à plusieurs reprises à travers ce laminoir réducteur d'épaisseur, en réglant la position des cylindres verticaux 12 de façon à les rapprocher l'un de l'au- tre après chaque passe, de sorte que les ailes seront effecti- vement réduites d'épaisseur entre ces cylindres verticaux 12 et les surfaces latérales quelquechanfreinées 10et 11des cylindres horizontaux.
De même, après chaque passe, on règle la position du cylindre supérieur 10 de façon à le rapprocher du cylindre inférieur 11, en réduisant ainsi graduellement l'é- paisseur des parties 4 et 5 de l'âme, et en allongeant graduel- lement ainsi le métal de ces parties.
Il y a lieu d'attirer l'attention sur la suite des chan- gements se produisant dans l'âme pendant son laminage, en par-
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ticulier comme indiqué par les changements dans le profil en coupe transversale et dans l'élargissement des fentes ou ouver- tures. Pendant la première passe de l'ébauche à travers les cylindres, seules les parties de l'âme, voisines des ailes et entre les extrémités des fentes, seront soumises à une action quelconque de laminage avec une réduction d'épaisseur et un al- longement du métal qui en sont la conséquence ; passe par passe, une partie de plus en plus-grande de la surface de l'âme viendra dans le champ d'action de ces cylindres.
Pendant la première passe, les parties ou régions planes 14 et des parties des régions 5 d'épaisseur décroissante, à savoir les parties voisines des régions 4 et comprises entre les extrémités 6a des fentes 6, subiront une réduction d'épaisseur et un allongement; mais, passe par passe, une partie de plus en plus grande des régions 5 d'épaisseur décroissante viendra dans le champ d'ac- tion des cylindres, jusqu'à ce que, pendant la dernière passe, la surface entière de l'âme sera en engagement avec les cylin- dres.
Ceci signifie évidemment que les quantités totales de réduction d'épaisseur et les quantités totales d'allongement du métal entre les fentes, par suite de l'action de toutes les passes, sont progressivement plus grandes à partir de la ligne de jonction 5a vers l'extérieur jusqu'à la région comprise en- tre les extrémités des fentes. Il est également évident que le pourcentage de réduction d'épaisseur et de l'allongement conséquent est de même progressivement plus grand ; à dire que la réduction d'épaisseur et l'allongement sont progressive- ment d'un degré plus grand. Le résultat de cette différence graduelle dans la réduction d'épaisseur et dans l'allongement du métal entre les fentes est que ces fentes sont élargies à la forme des ouvertures 6"" dans la poutre terminée.
Pour expliquer plus clairement ce qui se produit pendant le laminage, on va essayer de faire ressortir, de façon plus détaillée que dans l'explication générale précédente, la suite des changements se produisant dans l'âme, en indiquant également les changements -qui les accompagnent dans les ailes (voir en
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particulier les fig.l à 10 inclusivement).
Pendant la première passe, les surfaces des cylindres ho- rizontaux 10 et Il viennent en engagement avec les surfaces planes des régions 4 de l'âme@, en comprimant et allongeant le métal et en réduisant son épaisseur* Comme il est évident, cette réduction d'épaisseur se produit non seulement dans les régions 4, mais a lieu également dans les régions adjacentes 5, cet effet diminuant vers l'intérieur à cause de la section d'épaisseur décroissante de ces régions 5. Cette réduction d'épaisseur est représentée par il sur la fig.13. Evidemment, la quantité de réduction d'épaisseur à chaque extrémité de l'â- me pendant cette passe sera deux fois il, étant donné qu'il se produit des réductions d'épaisseur semblables sur les deux fa- cesde l' âme .
Pendant cette même passe, chaque aile subit une réduction d'épaisseur par les surfaces des cylindres verticaux 12, d'une quantité représentée par t1 sur la fig.13, proportionnelle à la quantité de réduction d'épaisseur à chaque extrémité de l'âme, c'est à dire des régions voisines des ailes. Naturellement, dans le laminage, il se produit en réalité une légère réduc- tion d'épaisseur des ailes en outre de celle indiquée par t1, à savoir la réduction d'épaisseur se produisant sur les faces in- térieures des ailes ; elle est relativement si faible qu'el- le est négligeable en ce qui concerne l'explication de la pré- sente invention.
Comme résultat de cette première passe, la largeur de la région plane 4 est accrue et est devenue 4' sur les fig.3 et 4.
La région d'épaisseur décroissante 5 s'est rétrécie en 5'; la distance entre les extrémités 6a des fentes est légèrement accrue et, comme conséquence, les bords latéraux des fentes 6. sont quelque peu écartés l'un de l'autre de façon à former des ouvertures 6'.
Les passes successives de l'ébauche à travers les cylin- dres du laminoir, - les cylindres horizontaux ébant rapprochés l'un de l'autre après chaque passe, de même que les cylindres
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verticaux-, produisent des effets semblables qui s'ajoutent-
Passe par passe, les cylindres .horizontaux viennent en engagement avec des régions planes plus larges 4', 4" et 4"' de l'âme ; chaque fois, les cylindres empiètent sur les régions d'épaisseur décroissante 5', 5", 5''' qui subissent une réduction graduelle d'épaisseur, jusqu'à ce que, dans la passe finale, la dernière différence d'épaisseur de l'âme est supprimée et les surfaces des cylindres horizontaux viennent en engagement avec les sur- faces de l'âme toute entière, 3"".
Phase par phase, l'épais- seur de l'âme est ainsi réduite sur une étendue de plus en plus grande ; au début, la bande étroite il, ensuite i2, i3, i4, i5 et finalement i6. Comme conséquence de ces réductions d'épais- seur, le métal compris entre les fentes initiales 6 et dans la région 4 est allongé proportionnellement au degré de réduction d'épaisseur, le plus grand allongement du métal entre les fentes se produisant entre l'extrémité 6a des fentes, allant en dimi- nuant graduellement vers l'intérieur de la poutre jusqu'à la ligne 5 où la région 5 dépaisseur décroissante se raccorde à la région intérieure plane 3 de l'âme.
Cet allongement différent du métal entre les fentes a pour résultat l'ouverture graduelle de celles-ci, comme indiqué sur les fig.l à 10 représentant leurs phases successives, en 6', 6", 6''', jusqu'aux ouvertures finales 6"" de la fig.10.
Simultanément, les ailes passent par les phases l' 1", 1''', pour atteindre finalement la dernière phase 1"". A chaque passe, elles subissent des réductions d'épaisseur sensiblement uniformes t1, t2....t6, chaque réduction d'épaisseur étant sen- siblement proportionnelle comme'valeur à la réduction simultanée de l'épaisseur de l'âme dans la région comprise entre les extré- mités 6a des fentes 6 et l'aile correspondante. En disant que la réduction d'épaisseur des ailes est proportionnelle à la ré- duction correspondante d'épaisseur des parties adjacentes de l'âme, on veut dire que, pour une passe particulière quelcon- que, le rapport de réduction d'épaisseur de l'aile à son épais- seur avant cette passe est égal au rapport de la réduction
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d'épaisseur de la partie adjacente de l'âme à son épaisseur a- vant la passe.
Par conséquent, les ailes et les parties les plus épaisses de l'âme sont allongées de façon sensiblement égale pendant l'opération de laminage. En d'autres mots, on peut dire que les ailes et les régions adjacentes de l'âme su- bissent une réduction d'épaisseur sensiblement au même degré.
Il y a lieu de noter spécialement la réduction graduelle d'épaisseur de l'âme. A cause du profil d'épaisseur décrois- sante de la région 5 de l'âme, la partie réduite d'épaisseur à chaque passe de l'ébauche entre les cylindres se raccorde de façon imperceptible à la partie adjacente non réduite d'épais- seur du métal. Par exemple, dans la première passe, le métal est représenté sur la fig.13 comme subissant une réduction d'épais- seur, sur chaque face de l'âme, de la section il. Cette secticn va en diminuant graduellement vers l'intérieur, en devenant de plus en plus faible jusqu'à ce quelle se raccorde au métal n'ayant pas subi de réduction d'épaisseur.
Il en est de même pour les réductions d'épaisseur successives i2 i 3 i4..i6. De façon correspondante à ces réductions d'épaisseur et comme con- séquence de celles-ci, les allongements du métal entre les fen- tes, lors des différentes passes entre les cylindres, sont de même de nature graduelle. Exactement de même que la partie ayant subi une réduction d'épaisseur se raccorde à la partie n'en ayant pas subi, de même aussi l'allongement du métal entre les fentes ou ouvertures à chaque passe décroit de façon imper- ceptible jusqu'à l'endroit o la partie allongée se raccorde à la partie n'ayant pas subi d'allongement.
Il y a également lieu de noter que, non seulement les ré- ductions d'épaisseur dues aux différentes passes vont en dimi- nuant, mais aussi que la somme de ces réductions d'épaisseur va de même en diminuant, c'est à dire que la réduction d'épais- seur totale est graduellement différente.
Il résulte de ces conditions un avantage très important* Si le métal subissait une réduction d'épaisseur telle qu'il se @ produisît un plan de démarcation brusque entre les parties ayant
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subi et celles n'ayant pas subi de réduction d'épaisseur,il se produirait dans le métal des parties faibles et dans certains cas même delà efforts de rupture. En particulier, cela serait exact s'il existait un plan de séparation brusque entre le mé- tal de la partie ayant subi une réduction d'épaisseur à la suite de toutes les passes et la partie n'ayant pas subi de ré- duction d'épaisseur. Le métal n'ayant pas subi de réduction d'épaisseur serait toujours soumis à un degré d'étirage plus ou moins fort, ce degré d'étirage dépendant du degré d'allongement dans les parties ayant subi une réduction d'épaisseur.
En outre, il existerait/des efforts de cisaillement, spécialement dans le plan de démarcation entre les parties ayant subi et les parties n'ayant pas subi de réduction d'épaisseur. Ces conditions nui- sibles sont évitées par le fait qu'il n'existe pas de transi- tion brusque entre les régions où le métal a subi et celles où il n'a pas subi de réduction d'épaisseur. A cause de la diminu- tion graduelle de cette réduction d'épaisseur, l'allongement du métal entre les ouvertures ou fentes, dans une partie quelcon- que, est sensiblement proportionnel à la valeur de la réduction d'épaisseur dans cette partie. Ceci signifie nécessairement que la disposition du métal dans les intervalles entre les ou- vertures, dans le produit terminé, dépend entièrement des con- ditions de laminage.
Evidemment, pendant les différentes passes, la poutre s'al- longe, les ailes comme résultat de la réduction d'épaisseur que subit .son métal, et l'âme à la fois par suite de la réduction d'épaisseur et de l'élargissement des ouvertures dans cette âme. De préférence, comme indiqué ci-dessus, l'allongement des ailes et des régions adjacentes de l'âme, vers l'intérieur de celle-ci, jusqu'au commencement de l'intervalle entre les extré- mités des fentes 6a, doit être sensiblement égal pour éviter d'engendrer des efforts.
Il est évident que non seulement dans cet exemple de réa- lisation de l'invention, mais aussi dans ceux qui suivent, les
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dessins ne doivent pas être considérés comme limitatifs. Les dimensions relatives des parties, le nombre de passes, les formes des ouvertures et analogues sont donnés uniquement à titre d'exemple et on peut s'en écarter notablement en pratique sans sortir du cadre de l'invention.
Il y a également lieu de noter que, dans l'exemple donné ci-dessus, il a été représenté des conditions plus ou moins idéales. Par exemple, la fig.13 montre que les réductions d'é- paisseur t1, t2....t6 sont sensiblement égales, de même que les réductions d'épaisseur il, i2....i6, mais il est évident qu'en pratique l'ouvrier préposé au laminage peut réduire l'é- paisseur à un degré plus grand lors d'une passe que pour une autre, suivant les conditions. De même, il a été mentionné que les réductions d'épaisseur des ailes et de l'âme sont de pré- férence proportionnelles ; dans le laminage pratique d'une poutre, il peut être parfois avantageux de s'écarter quelque peu de ce principe. Il est toutefois bon d'éviter des variations d'épaisseur telles qu'elles mettraient en jeu des efforts excessifs.
Bien que la forme de réalisation représentée et décrite ci-dessus montre les principes essentiels de l'invention, il existe de nombreuses variantes possibles de celle-ci. Par exemple le profil de l'ébauche en section transversale peut être modifié de différentes manières pour faire varier la forme des ouvertures.
L'ébauche de poutre b de la fig.14 est une variante de l'ébauche a de la fig. l. Elle possède des ailes épaissies 13, et des régions planes 15, semblables à tous points de vue aux parties correspondantes 1 et 4 de l'ébauche a de la fig.l.
Toutefois, les régions 16 d'épaisseur décroissante diffèrent des régions correspondantes 5 de l'ébauche a, en ce que la di- minution d'épaisseur continue jusqu'à pratiquement la ligne longitudinale médiane de l'âme au lieu de s'arrêter à une dis- tance relativement considérable de cette ligne, comme dans l'ébauche a. Cette ébauche b est laminée de la même manière
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et dans les mêmes conditions que l'ébaucher, mais à cause de la variation continue d'épaisseur de l'âme entre les régions
15, il est nécessaire de conduire le laminage de façon à rédui- re l'épaisseur de l'âme pratiquement jusqu'à la ligne médiane de celle-ci.
Naturellement il en résultera que les ailes 17 du produit terminé seront semblables aux ailes 1"" de la fig.9, mais les ouvertures 18 différeront comme forme des ouvertures produites à partir de l'ébauche a, en ce qu'elles auront une courbure continue au lieu d'avoir des bords plus ou moins droits dans le sens transversal de l'âme, comme c'est le cas dans'la forme de réalisation décrite en premier lieu.
L'ébauche c de la fig.l6 est de même semblable pour la plupart des points de vue à celle de la fig.l. Les ailes 19 sont pratiquement identiques aux ailes 1 de l'ébauche a; l'âme 20 est de même très semblable à l'âme 2, car elle comprend la région aplatie 22, correspondant à la région aplatie 3 de l'é- bauche a et des régions d'épaisseur décroissante 23 semblables aux régions d'épaisseur décroissante 5 de cette ébauche a;
la seule différence consiste en ce que, alors que les régions de l'âme, voisines des ailes, sont planes dans l'ébauche a, elles sont courbes, comme indiqué en 21, dans l'ébauche b. Pour cer- tains buts, une telle courbure sembla avoir certains avantages par rapport aux régions planes* La fig.17 montre cette ébau- che en position, à une phase initiale du procédé, entre .les cy- lindres d'un train de laminoir universel. Evidemment, après la première passe, le profil en coupe transversale sera à peu près identique à celui de la phase correspondante du laminage de l'ébauche a.
L'ébauche de la fig.18, munie d'ailes 24, comporte une âme 25, dont les régions intérieures 28 sont planes comme les régions correspondantes de l'ébauche a (fig.1), et une région d'épaisseur décroissante 27, de même que la région 5 de la for- me de réalisation précédemment décrite, mais différant de cette ébauche en ce qu'il n'y a pas de région plane 4 ; contraire, la courbe de la région d'épaisseur décroissante se raccorde à
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la courbe des faces intérieures des ailes et de l'âme, comme indiqué en 26, Bien que cette forme de l'ébauche ne soit pas celle qui est préférée, elle est assez simple à laminer et peut être avantageuse dans certaines circonstances.
Les fig. 19 à 25 inclusivement représentent l'application de l'invention à la production d'une poutre ou poutrelle, ayant un grand nombre d'ouvertures approximativement circulaires disposées dans une position relative décalée de part et d'autre de la ligne longitudinale médiane de l'âme. L'ébauche des fig.19 et 20, comportant les ailes épaissies 29, est munie d'u- ne région épaissie 30, disposée suivant la ligne longitudinale médiane de l'âme, et de régions épaissies correspondantes 31, près des ailes. L'épaisseur de l'âme, dans chacune des zones 32 entre les régions épaissies 30 et 31, diminue graduellement sous forme courbe à partir des deux régions 30 et 31 jusqu'à pratiquement les lignes médianes de ces zones intermédiaires 32.
Ces zones intermédiaires comportent des fentes 33, disposées transversalement et dans une position relative décalée. La fig.21 représente cette ébauche dans le procédé de laminage pen- dant la première passe. Les cylindres horizontaux 10 et 11 viendront naturellement d'abord en engagement avec les régions épaissies 30 et 31, en réduisant l'épaisseur de celles-ci ain- si que celle des parties adjacentes des zones intermédiaires à profil courbe 32. Comme dans le premier exemple décrit plus haut, la réduction d'épaisseur aura pour résultat un allongement correspondant du métal, l'allongement du métal entre les fentes correspondant au degré de réduction d'épaisseur.
Evidemment, comme dans le premier exemple, le degré d'allongement du métal entre les fentes diminuera graduellement vers l'intérieur, de manière à éviter un étirage et la production d'efforts dans les parties n'ayant pas subi de réduction d'épaisseur.
Les fig.22 et 23 représentent une phase intermédiaire dans le laminage de cette ébauche. Les aies 29' sont considéra- blement plus minces que les ailes primitives 29; les régions épaissies 30' et 31' ont de même été considérablement amincies
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et élargies ; région 32 a été sensiblement rétrécie en 32'.
La réduction différente d'épaisseur du métal entre les fentes a ouvert celles-ci, comme indiqué en 33.
On continue le laminage jusqu'à ce que l'âme ait été ré- duite à une épaisseur uniforme, indiquée en 34 dans le produit terminé (fig.24). Les ouvertures sont agrandies jusqu'à ce qu'elles aient la forme représentée en 33" (fig. 25). La forme de ces ouvertures est approximativement circulaire, à cause de la variation continue d'épaisseur de la zone 32 dans l'ébau- che primitive.
Les fig. 26 à 29 inclusivement représentent l'application de l'invention à la production d'une tôle ajourée. L'ébauche ± comporte plusieurs régions épaissies 36, disposées longitudi- nalement, avec des zones intermédiaires 37 d'épaisseur graduel- lement variable, semblables aux zones 32 entre les régions épaissies dans l'ébauche des fig.19 et 20. L'ébaucher (fig.
26) comporte plusieurs fentes décalées 38, disposées transversa- lement entre les régions épaissies 36. Lorsqu'on lamine cette ébauche dans le sens de la longueur des parties épaissies jus- qu'à ce qu'on ait obtenu une'tôle plane d'épaisseur uniforme, il en résultera la tôle 40 munie d'ouvertures de forme approximati- vement circulaire 39. On obtient naturellement ici les mêmes conditions d'élargissement des ouvertures que dans l'exemple précédent.
Les fig. 30 à 35 inclusivement représentent l'application de l'invention à la formation de corps métalliques ne compor- tant pas d'ailes- Les fig. 30 et 31 montrent la production d'un corps analogue à une plaque, avec des ouvertures comportant des bords latéraux droits, tandis que les fig.32 et 33 montrent une variante de l'invention appliquée à la production d'ouvertures courbes.
L'ébauche ± de la fig.30 comprend des régions latérales épaissies 41, s'étendant dans le sens longitudinal de l'ébauche, et entre ces régions 41 une région ayant une partie médiane plane 42 et des parties 43, d'épaisseur décroissante à partir
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des régions 41 vers la partie médiane 42. Lorsque cette ébau- che est munie de fentes transversales et est laminée dans le sens de sa longueur jusqu'à une épaisseur uniforme, le corps résultant en forme de plaque aura des ouvertures 46 avec des parties d'extrémité courbes 47 et des bords transversaux droits 48.
Il est à remarquer qu'il existe ici pratiquement les marnes conditions que dans le laminage de l'âme de l'ébauche a sur la fig.l, la seule différence entre les ébauches -, et a résidant dans le fait que l'ébauche ± ne comporte pas d'ailes'
Comparativement à l'exemple précédent, l'ébauche h de la fig.32 comporte des régions épaissies 44, diminuant graduel- lement dans la région 45 jusqu'à la ligne médiane de celle-ci.
Lorsque cette ébauche est fendue transversalement et est laminée jusqu'à ce qu'un corps d'épaisseur uniforme soit formé, les ou- vertures résultantes 49 auront une courbure continue, comme in- diqué en 50, au lieu d'avoir des bords latéraux ou transversaux droits 48 comme dans l'exemple précédent- Ce résultat est évi- dent en raison du fait qu'il se produit une réduction d'épais- seur et un allongement différents du métal entre les fentes, pratiquement dans toute la région renfermant les fentes.
Dans les différentes formes de réalisation particulières représentées, les ouvertures produites sont symétriques, bien qu'il soit évident qu'il serait possible d'obtenir des ouvertu- res non symétriques, si on le désire.
Il y a lieu de faire attention à certains autres aspects des produits obtenus par le procédé suivant l'invention. Evi- demment, le fait même que les ouvertures sont produites pendant le travail mécanique contribue à donner des caractéristiques spéciales aux corps terminés. Le métal possède à travers tous ces corps sensiblement les mêmes qualités que celles qu'il pos- sèderait s'il n'avait pas été formé d'ouvertures dans ces corps.
Le métal est sensiblement non altéré par le fait que des ouver- tures sont produites pendant l'opération de laminage. Au con- traire, le métal des corps ajourés produits par les procédés an- térieurs connus présente certains inconvénients, dus aux opéra-
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tions plus ou moins indépendantes utilisées pour produire les ouvertures; le métal de ces corps est invariablement affaibli, plié ou autrement déformé à un degré plus ou moins grand.
La différence entre les corps obtenus par la présente invention et ceux obtenus par les procédés antérieurs connus est évidente, non seulement au point de vue de la supériorité mécanique dans les propriétés du métal, mais aussi au point de vue des différences dans la texture du métal. Comme résultat d'une action de laminage ou autre travail mécanique, le métal acquiert une texture cristalline allongée, la distribution géné- rale de l'allongement étant déterminée par la direction du tra- vail mécanique. Par exemple, comme résultat du laminage d'une poutre en I, le métal de l'âme aura sa texture cristalline al- longée dans la direction longitudinale générale de la poutre.
Or, comme résultat de la formation d'ouvertures dans du métal laminé par les procédés antérieurs connus, par exemple en poin- çonnant le métal, en le fendant longitudinalement et en l'écar- tant latéralement, et par des opérations similaires, cette tex- ture du métal est altérée de différentes manières, la plus évi- dente étant une flexion ou déformation du métal avec des change- ments 'correspondants dans la texture du métal. Au contraire, dans les produits obtenus par le procédé suivant l'invention, comme il n'y a pas de degré sensible de flexion ou d'autres déformations, et comme les ouvertures sont produites en même temps que le laminage normal, il ne se produit pas de tels changements dansla texture du métal. Le métal possède une disposition longitudinale dans la texture jusqu'aux bords des ouvertures.
Contrairement aux produits obtenus par les procédés antérieurs connus,.la texture du métal dans les corps produits conformément à la présente invention est sensiblement la même près des bords des ouvertures qu'en tout autre endroit du corps.
Par exemple, une poutre ajourée avec des ailes, fabriquée con- formément.à la présente invention, aura la texture cristalline allongée de l'âme disposée dans le sens longitudinal de celle- ci sur toute son étendue, même dans le métal situé près des
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bords mêmes des ouvertures.
Naturellement, dans la production de corps ne comportant pas d'ailes, on emploiera des trains de laminoirs appropriés, le laminoir simple à plaques convenant parfaitement.
Dans les formes de réalisation représentées et décrites à titre d'eemple, les régions des ébauches renfermant les fentes ou entailles ont été représentées comme ayant des épaisseurs graduellement décroissantes le long de ces fentes ou entailles, de sorte que, lorsque ces ébauches sont soumises au laminage avec des cylindres "plans", en une série de passes, l'épaisseur du métal est réduite à des degrés différents et le métal est allongé différemment de façon correspondante, ce qui a pour ré- sultat de produire l'effet d'élargissement ou d'ouverture; des fentes ou entailles- Il en résulte clairement une réduction différente d'épaisseur, le long des fentes, du métal situé entre celles-ci.
Pour obtenir des degrés '.différents d'allongement du mé- tal entre des fentes ménagées dans un corps métallique, dans' le but d'ouvrir ces fentes, il n'est pas essentiel que ce métal ait des épaisseurs différentes, et il n'est pas non plus essen- tiel que l'ébauche soit soumise à plusieurs passes à travers les cylindres, ni que le produit terminé soit d'épaisseur uni- forme. La condition importante est qu'il y ait une réduction d'épaisseur différente- Il est clair que si une ébauche métal- lique, comportant des fentes, même si elle est d'épaisseur uni- forme, est laminée en travers des fentes de façon à réduire d ifféremment l'épaisseur du métal entre ces fentes, en donnant un produit d'épaisseur variable, les fentes seront élargies sous forme d'ouvertures.
Ceci serait exact même si l'on ne faisait qu'une seule passe à travers les cylindres, à condition que les cylindres soient profilés de manière à produire la- réduction différente d'épaisseur.
Bien que chacune des formes de réalisation de l'inven- tion représentées sur les dessins ci-joints indique des fen- tes ou entailles transversales initiales, il est évident que des
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ouvertures ou entailles ou des parties affaiblies de nature mar- quée sont des moyens équivalents. Il est également évident que, considérée dans son aspect le plus étendu, l'invention permet d'élargir ou agrandir des ouvertures de toute nature ménagées dans le métal.
L'invention est applicable à différents métaux, bien que son application à l'acier présente naturellement la plus grande importance économique.
Dans le laminage du métal pour produire le corps ajouré en acier, on peut suivre la pratique ordinaire. Le métal sera laminé à chaud, comme d'habitude, et, de préférence, l'entail- lage et le laminage du métal en vue d'ouvrir les fentes ou en- tailles suivront immédiatement le laminage de l'ébauche à par- tir du lingot, de façon à réaliser ainsi un seul procédé conti- nu.
Bien que la description particulière ci-dessus ait été limitée au laminage, comme étant le mode de travail mécanique habituellement le plus pratique, il est évident qu'on peut em- ployer d'autres modes de travail mécanique pour la réduction d'épaisseur.
Les avantages de l'invention ressortent clairement de ce qui précède. Elle permet la production directe de corps métal- liques ajourés, en même temps que la réduction mécanique d'é- paisseur habituelle. L'installation usuelle de laminage et d'entaillage est seule nécessaire. En ouvrant le métal en même temps qu'on produit l'opération de laminage, il est possible d'éviter des efforts excessifs affaiblissant le métal et de fabriquer un produit final possédant une résistance beaucoup plus grande et des propriétés plus uniformes que les produits obtenus par les procédés antérieurs connus, où le métal est soumis à différents efforts tels que des efforts d'étirage, de flexion et analogues.