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¯Z'Y' â.^'.:": " Perfeotionnement au traitement de tôles et analogues ".
La présente invention se rapporte aux prooédés et appareils pour le traitement de tôles et analogues avant les opérations de façonnage, et en particulier aux procédés et appareils pour le traitement de tôles et bandes en acier doux et de pièces pla- nes minces analogues en acier doux pour leur fabrication subsé- quente en produits manufacturés. une grande quantité de tôles ou bandes d'acier, possédant une teneur en carbone voisine de 1/10 %, sont laminées dans la fabrication de tôles étamées , de tôles pour carrosseries d'au- tomobiles et analogues, la réduotion à l'épaisseur finale s'ef- fectuant par un laminage à chaud ou à froid.
Dans l'un et l'autre eas, le métal, lorsqu'il quitte le laminoir, se trouve à l'état dur et non susoeptible d'être travaillé et doi t habituelle- ment être soumis à un recuit, ceci rend le métal plus doux et ductile, mais en marne temps lui communique une qualité indésira- ble, consistant en une tendanoe à se "plisser" ou à former des
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a oraquelures-0-d'éti rage " lors d'une fabrication subséquente.
On peut désigner ce plissement et cette craquelure d'étira- ge de tôles reouites à faible teneur en carbone par leur proprié-
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té particulière et très indésirable de céder localement au lieu de le faire sur une grande étendue,lorsqu'elles sont déformées au-delà de leur limite de résistanoe. On dit qu'une tôle d'acier doux "se plisse" lorsqu'elle se plie de façon nette en un seul endroit au lieu de se oourber de façon uniibnne sur une étendue plus grande, lorsqu'elle est soumise à des forces de flexion. On dit d'une tôle d'aoier doux qu'elle présente des "oraquelures d'étirage", lorsque sa surface se fendille de façon apparente quand la tôle est soumise à une tension au-delà de sa limite d'élasticité .
Lorsqu'une tôle de cette matièm est soumise à un allcnge- ment dans une machine d'essais,il ne se produit pas d'état per- manent jusqu'à ce que la limite de résistance bien définie soit atteinte. Il se produit alors une série de crevasses apparentes, à mesure que l'allongement continue, et ces orevasses, qui oons- tituent les "craquelures d'étirage" s'étendent jusqu'à ce que finalement elles se rencontrent et recouvrent toute l'étendue de la tôle, qui présente alors un aspect mat bien différent de l'as- pect brillant initial de la tôle. A mesure qu'on continue l'allon- gemenà partir de ce point, la tension augmente graduellement jus- qu'à ce que l'échantillon donne lieu à striction et que finale- ment la rupture se produit.
Si on arrête l'essai lorsque les ora- quelures d'étirage ont recouvert seulement une partie de la surfa- ce, on constate que la matière , mesurée dansune partie craque- lée, est plus mince que la tôle originale. On observe en particu- lier le phénomène de "craquelures d' étirage" dans la fabrication de carrosseries pour véhicules automobiles et de pièces analogues, aù l'étirage de certaines parties de la tôle par les matrices est suffisant pour produire des craquelures d'étirage,mais n'est pas suffisant pour que oelles-ci se réunissent de façon à donner une surface relativement lisse. L'aspect résultant est naturelle- mentrès indésirable.
On a jusqu'ici employé divers procédés pour cbvier à cette
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tendance d'une tôle recuite d'acier doux à se plisser ou se ora- queler. C'est ainsi qu'il est courant de faire subir à la tôle, après le recuit, un léger laminage à froid ou "planage".
Bien que ce procédé destiné supprimer la tendance de la tôle à se plisser lors de sa fabrication subséquente soit, dans la plupart des cas où il est utilisé, capable de produire les résultats dé- sirés, il ne constitue pas toujours un procédé pratique ou dési- rable, en ce que 1'opération)de laminage à, froid doit être réali- sée de façon très soigneuse pour éviter de gauohir la tôle ou de la durcir de façon nuisible, et aussi en raiscn du fait qu'une nouvelle surface est communiquée à la tôle par les cylindres de laminoir, ce qui est souvent indésirable,par exemple lorsque la tôle a été au préalable étamée.
Il est également connu qu'on peut améliorer les qualités des tôles recuites d'acier doux, en ce qui concerne le plissement et le craquèlement d'étirage, en les faisant passer dans des appareils de dressage à rouleaux. Il a toutefois été constaté que l'emploi, d'un appareil de dressage à rouleaux n'est pas pos- sible dans le cas de certaines bandes ou tôles, à cause de la tendance très prononcée des tôles à se plisser ou gondoler dans l'appareil de dressage à rouleaux ; en outre, avec d'autres aciers, qui ne se plissent pas réellement, il se forme fréquemment sur ceux-ci des multitudes de fines lignes parallèles. Celles-ci peuvent être trop fines pour qu'on puisse les mesurer,mais nui- sent à l'aspeot @e la surface.
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour le traitement de tôles ou bandes ou autres pièces planes re- ouites en acier doux, de telle manière que la tendance de ces tôles ou analogues à se plisser ou à se craqueler est entièrement supprimée.
Le procédé suivant l'invention consiste essentiellement à soumettre les tôles, à une vitesse suffisamment élevée pour réduire la tendance des tôles à se plisser ou se craqueler, à des
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efforts qui produiraient le plissement aux vitesses ordinaires
Par exemple, un procédé de dressage au moyen de rouleaux, qui, aux vitesses ordinaires de fonctionnement de ce genre d'ap- pareils , produirait un plissement des tôles,peut être réalisé à des vitesses plus élevées sans que ce plissement se produise et aveo le résultat @@e les tôles finalement obtenues sont non seu- lement planes et lisses, mais sont pratiquement exemptes de tcute tendance à se plisser au cours des opérations de fabrication sub- séquentes.
Ce pnocédé peut être réalisé dans mn appareil ordinai- re de dressage à rouleaux, qu'on fait marcher aime vitesse plus élevée, ou dans une machine spéciale oonstruite pour cette ondu- lation à grande vitesse; l'invention n'est pas limitée à ce point de vue.
Dans la réalisation du procédé suivantl'invnetion par ondu- lation d'une tôle à une vitesse élevée, on peut faire passer une tôle à travers un appareil de dressage à rouleaux de type ordi- naire et bien connu à une vitesse minimum voisine de 300 mètres par minute. Pour des vitesses plus faibles de passage à travers l'appareil de dressage à rouleaux, la même tôle se plissera au aura sa surface détériorée par la formation de multitudes de fi- nes lignes ou stries. Au contraire, à la vitesse spécifiée ou à des vitesses plus élevées, toute tendance de la tôle à se plis- ser ou à former des craquelures d'étirage dans des opérations subséquentes de laminage est complètement éliminée, et cela sans nuire à l'aspect de la tôle par cette opération.
Les dessins ci-joints représentent schématiquement deux gen- res d'appareils qu'on peut employer pour la réalisation de l'in- vention, les détails partiouliers de cet appareil étant une ques- tion d'une importance relativement faible.
La fig. 1 est une vue schématique d'un appareil de dressage 2 rouleaux du type ordinaire, oonvenant pour la réalisation du procédé, qui comporte l'ondulation de la tôle à une vitesse élevée.
La fig. 2 est une vue schématique d'un appareil de dressage
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à rouleaux de type spécial pour la réalisation du procédé, qui comporte le déplacement de la tôle à travers l'appareil à des vitesses élevées ;
La fig. 3 est une vue schématique d'un tambour ou bobine à partir duquel la tôle, enroulée sur celui-ci, peut être dérou- lée à vitesse élevée ; et
Les figs. 4 et 5 sont des vues schématiques d'installation pour la production de tôle étamée, conformément à l'invention.
L'appareil de dressage à rouleaux, représenté sur la fig. 1 est du type ordinaire, bien connu dans l'industrie de l'aoier, et il suffira probablement de dire seulement que la machine oom- prend plusieurs rouleaux 25, 25 disposés par groupes dans deux plans parallèles, les rouleaux des deux groupes alternant l'un avec l'autre et les axes des rouleaux étant disposés et leurs diamètres étant déterminés de telle manière qu'une tôle queloon- que 26, qu'on fait passer à travers l'appareil de dressage à rou- leaux, reçoit un mouvement ondulatoire, d'abord dans un sens et ensuite dans le sens opposé.
Bien qu'on ait déjà eu recours à l'emploi de machines de ce genre dans le but d'éliminer la tendan- ce des tôles au plissement ou à la formation de craquelures d'é- tirage que possèdent des tôles recuites d'acier doux, l'applica- tion satisfaisante du procédé a été limitée à des matières qui présentent cette tendance à un faible degré seulement, car si on essaie de l'appliquer à des matières dans lesquelles cette ten- danoe est très marquée, le procédé produira un plissement du mé- tal et donnera à la surfaoe un aspect plissé. Toutefois,si con- formément à l'invention, on réalise le procédé à une vitesse suf- fi-zamment élevée, oes effets nuisibles ne se produisent pas.
Les vitesses qu'il est nécessaire d'employer dans ce but dé- pendent de la qualité et de l'épaisseur des tôles à traiter. Des tôles épaisses, obtenues par laminage à ohaud, à @rain de grandes dimensions, sont les plus faciles à. traiter et peuvent en fait même être traitées de la manière habituelle dans l'appareil ordi-
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naire de dressage à rouleaux, tandis que des tôles minces à grain fin, obtenues par le procédé de laminage à froid, sont plus difficiles à traiter , en particulier celles possédant une teneur élevée en phosphore.
Dans le cas de tôles d'une épaisseur convenant pour l'étamage , produites par laminage à froid et soumises ensuite au reouit, il a été constaté qu'une vitesse de 300 mètres par minute est très satisfaisante, tandis qu'à une vitesse plus faible,par exemple de 100 mètres par minu- te, il se produit un plissement de la surface. On peut consta- ter qu'il est désirable, dans le but d'accroître encore davan- tage la ductilité de la tôle, de la faire passer une première fois à travers un tel appareil et de répéter ensuite l'opéra- tion aveo le grain disposé à angle droit par rapport à la di- reotion initiale.
La tendanoe habituelle, dans le traitement de tôle, consiste à réaliser le procédé de façon assez com- plète pour rendre la matière tout à fait lisse,mais ceci peut ne pas toujours être nécessaire. Certains emplois peuvent ne pas exiger un traitement aussi complet. Un léger traitement peut également être suffisant oomne seule opération dans le procédé de fabrication de tôles.
Dans la forme de réalisation de l'appareil représentée sur la fig. 2, une paire de bandes sans fin 10 et 11 sont dis- posées sur une série de rouleaux de diamètre variable,dont oer- tains sent munis de rouleaux d'appui pour empêoher une dévia- tion. Lorsqu'une tôle 12 est introduite entre les bandes sans fin à l'extrémité de gauche de la machine, elle est entraînée entre les bandes sans fin en passant d'abord sur les rouleaux 13, qui peuvent avoir un diamètre de 75 mn, puis sur les rou- leaux 14, 15, 16 et 17 de diamètre déoroissant,et finalement sur les rouleaux 18,19, 20,21, 22,23, 24, de diamètre orois- sant, jusqu'à l'endroit final de sortie de l'appareil .
Dans cet appareil,les cinq premiers rouleaux servent à donner à la tôle l'ondulation à froid destinée à éliminer sa tendance à se plisser ou à former des otaquelures d'étirage, tandis que les
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six derniers servent à la dresser par l'action ordinaire de l'ap- pareil de dressage à rouleaux. Le rôle des bandes sans fin em- ployées est de pe mett@@ le traitement de tôles oourtes jusqu'à leurs extrémités et aussi, dans le cas de tôles étamées ou finies à un haut degré, d'empêcher une détérioration de leur surface. Les bandes sans fin peuvent être supprimées lorsqunon doit traiter des bandes continues.
Dans le problème de l'adaptation de l'invention à des tôles de divers genres, il y a lieu de considérer soigneusement les di- vers éléments essentiels, tels que par exemple la température à laquelle l'opération est réalisée, le rayon de courbure des rouleaux de la maohine et le nombre de ces rouleaux , la vitesse de fonctionnement, la oomposition du métal, et l'épaisseur du métal.
0'est ainsi qu'il a été constaté que dans le cas du traite- ment , réalisé à. la température ambiante, d'une tôle recuite possédant une teneur en carbone de 0,1 %, une teneur en manganè- se de 0,45 %, une teneur en phosphore de 0,15 %, et une épaisseur de 0,275 mm, on a supprimé complètement la tendance au plissement en faisant passer la tôle à travers un appareil de dressage à rouleaux à une vitesse d'environ 300 mètres par minute. Dans oe cas, 1 t appareil avait seulement cinq rouleaux de diamètre graduel- lement déoroissant, le premier rouleau ayant un diamètre de 75 mm et le dernier rouleau un diamètre de 30 mm environ. Dans chaque cas, un certain nombre d'essais et une certaine expérience sont nécessaires pour atteindre les meilleurs résultats.
Il a également été constaté qu'on peut traiter certaines tôles ou tout au moins améliorer leur état, en les déroulant simplement de bobines à une vitesse élevée. C'est ainsi qu'une tôle recuite d'aoier doux, qu'on ne peut dérouler,lorsqu'elle se trouve à l'état de bobine, à faible vitesse sans qu'il se produise un plissement indésirable, peut être déroulée sans plissement lorsqu'on effectue ce déroulement à une vitesse éle- vée , par exemple à une vitesse linéaire d'environ 300 m, par
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minute. Cette opération est représentée sohématiquement sur la fig. 3 des dessins, où 27 représente une bobine à partir de la- quelle une bande de matière 29 est déroulée et enroulée sur la bobine 28.
Bien que le procédé suivant l'invention soit d'une utilité- générale et puisse être employé chaque fois que l'on désire traiter des tôles reouites d'acier doux pour leur fabrication subséquente , il est d'une utilité particulière lorsqu'on em- ploie aveo des procédés de fabrication de tôles comportant l'é- tamage ou la galvanisation des surfaces de la tôle.
Il a été constaté que des tôles, qui ont été laminées à froid jusqu'à leur épaisseur définitive, recuites, décapées et étamées,peu- vent être traitées de façon satisfaisante par l'un ou l'autre des prooédés décrits ci-dessus d'ondulation à froid, sans dété- riorer la tôle ou sans n&ire à l'aspect de sa surface, avec le résultat que la tendanoe de la tôle à se plisser est éliminée sans nuire à ses propriétés excellentes d'étirage.
Il a jusqu'ici été considéré qu'il est possible d'employer l'appareil de dressage à rouleaux, pour améliorer les propriétés physiques de tôles étamées,seulement lorsque les tôles ont été réduites à leur épaisseur définitive par des prooédés de lami- nage à ohaud, Par le procédé suivant l'invention,au contraire, les propriétés physiques de tôles soumises à un laminage éner- gique à froid et étamées peuvent être notablement améliorées,en ce qui concerne la tendanoe de ces tôles à se plisser ou se craqueler, sans nuire à l'aspect des surfaces de ces tôles.
Il a également été constaté que, dans beaucoup de cas où des tôles étamées doivent être traitées, un traitemen tondulatoire relati- vement doux est suffisant pour donner aux tôles les propriétés physiques désirées , par exemple en faisant passer les tôles sur deux rouleaux seulement, à la vitesse spécifiée, la tôle étant ainsi rapidement ondulée d'abord dans un sens et ensuite dans l'autre.
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Comme mentionné précédemment, on ne peut jusqu'ioi donner une explioation satisfaisante, rendant claires les raisons pour lesquelles des tôles d'aoier doux qui ont été soumises à un re- cuit, et en particulier oelles qui ont été produites par un lani- nage à froid, tendent à se plisser ou à tonner des craquelures d'étirage au cours de leur fabrication subséquente en produits manufaoturés. Il n'est pas non plus possible actuellement de fournir une explication complète et satisfaisante de la théorie sur laquelle est basé le procédé d'ondulation à froid, décrit oi-dessus, qui supprime oes tendances des tôles.
Il est oepen- dant clair que le traitement d'une tôle recuite d'aoier doux, conformément au procédé mentionné oi-dessus, a pour effet d'abais- ser très notablement la limite de résistanoe de la matière et de permettre de courber ou étirer la tôle après ce traitement sans produire de plissement ou de craquelures d' étirage. L'in- vention présente par conséquent une grande importance pour la fabrication de tôles, bandes et analogues.
Il est probable que, dans le'travail ondulatoire à gran- de vitesse de métal en tôles, celui-ci est soumis à des efforts jusqu'à ou même au-dessus de sa 1 imite ordinaire de résistance sans plissement, le métal ne restant apparentent pas courbé sur un rouleau quelconque pendant un temps suffisamment long pour permettre d'écraser complètement le métal ou de le plier d'une façon nette. On peut démcntrer, par exemple, qu'un moroeau de tôle, qui se plissera de façon indésirable si on le oouibe lentement autour d'un rouleau, peut être courbé autour du même rouleau complètement sans plissement, si on réalise l'opération de pliage à une vitesse élevée.
On peut également démontrer qu'une tôle, qui se plissera de façon lisible lorsqu'on la fait passer à faible vitesse à travers un appareil de dressage à rouleaux, peut être entraînée & travers le marne appareil de dressage à rouleaux à une vitesse très élevée sans donner lieu à un plisse- ment. On peut par suite en conclure que, dans le traitement de
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tôles, le facteur temps exerce un effet qu'on peut utilisedans
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ce traitement, ce qu'on fait en faisant passer les tôles à tra- vers un appareil de dressage à rouleaux ou en les -travaillant autrement à une vitesse relativement élevée.
Le procédé de production de tôle étamée, conformément aux principes décrits ci-dessus, peut comprendre les opérations sui- vantes : (1) réduction à l'épaisseur désirée par un laminage éner- gique à froid ; (2) recuit; (3) étamage et (4) traitement des tô- les étamées pour rendre le métal propre à se laisser bien tra- vailler, c'est-à-dire pour éliminer.. tendance au plissement et à la formation de craquelures d' étirage. Par ce procédé, on produit une tôle possédant des qualités supérieures à oelles de tôles produites par toute autre manière précédemment enployée, et en outre le petit nombre d'opérations entrant en jeu rend le procédé d'un prix exceptionnellement bas.
L'expression "laminage énergique à froid" désigne un procédé de laminage à froid dans lequel une partie importante de la réduction d'épaisseur est réa- lisée par des cylindres froids, par opposition à des procédés dans lesquels on n'a reoours qu'à un léger laminage à froid pour aplanir les tôles ou leur donner une surface lisse. Dans ce der- nier cas,la réduction réelle d'épaisseur est seulement de quel- ques %, tandis que dans le premier cas,la réduction d'épaisseur est généralement de 30 % ou davantage.
Un tel laminage énergique à froid produit une dissociation complète des grains originaux en fibres,avec le résultat que le reouit peut être réalisé à une faible température, %si on le désire; les grains finalement obtenus sont petits et orientés dans le morne sens,et le produit possède une ductilité élevée et sensiblement uniforme dans toutes les/directions. En outre, la tôle, à sa sortie du four à reouire, est en général très plane et possède la surface bien polie due au laminage à froid.
Après l'opération suivante,qui est l'étamage la tôle est, au point de vue de son aspect et de sa ductilité, tout ce qu'on peut désirer,mais elle possède une telle tendance à se plisser et à former des craquelures d'étirage qu'elle ne peut
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en général pas être mise sur le marohé, jusqu 1 à ce qu'elle ait
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été soumise au traitement de la dernière opération,qui la rendra propre à bien se laisser travailler.
Il est bien connu que la réduction d'épaisseur du métal par un laminage énergique à froid fournit un produit final, qui est de beaucoup supérieur au produit ordinaire laminé à chaud, en ce qu'il est à gran fin et est ductile par lui-même; mais sa forte tendance à se plisser et à se craqueler a en général rendu nécessaire ,pour obvier à cette difficulté, d'avoir reoours à une opération consistant en un léger laminage à froid, entre les opérations de recuit et d'étagmage.
Cette série d'opérations ne peut toute- fois produire les meilleurs résultats,car si le léger lamina- ge à froid est d'un caractère très doàx, la tôle, bien qu'elle se laisse bien travailler après ce léger laminage à froid, " vieillira" pendant les quelques secondes où elle se trouve à la température de la ouve d'étamage,et montrera ensuite une tendanoe au plissement et à la formation de craquelures d'é- tirage pratiquement aussi marquée qu'avant le léger laminage à froid. Si, d'autre part, le laminage à froid est suffisam- ment fort pour que le métal ne revienne pas à son état initial pendant son passage à travers le bain d'étain, sa ductilité sera sensiblement réduite,et il présentara une forte tendance à se briser suivant la direction de laminage.
Par ne procédé sui- vant l'invention,au contraire, comme le tmitement destiné à. supprimer la tendance des tôles à se plisser et se craqueler suit le passage à travers le bain d'étamage, et comme la matiè- re n'est ensuite plus soumise à l'action de la chaleur,les bons effets du traitement persisteront de façon permanente sur le métal,sauf à mesure qu'il "vieillira" très lentement, au cours des mois ou années morne à la température amiante.
Les figs. 4 et 5 représentent de façon schématique des procédés de production de tôle étamée, oonfonnément à l'inven- tion. Sur la fig. 4, les ébauches,laminées à chaud, sont ame- nées, en une ou plusieurs passes de laminage à. froid entre des cylindres 30, à la forme de bandes ou tôles 31 présentant l'é-
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paisseur finale.
La matière est ensuite soumise à un reouit ou "normalisée" dans le four 32,est décapée dans la. ouve 33, étamée par son passage dans la ouve renfermant le bain d'étain 34,et est soumise au traitement spécial tel que déorit oi-dessus dans l'ap- pareil de dressage à rouleaux 35, pour supprimer sa tendance au plissement ou à la formation de craquelures d'étirage et pour donner le produit fini, eomne représenté en 36.
Les opérations de traçage, oisaillage, examen et triage, eto, ne sont pas repré- sentées sur le dessin, mais il est bien entendu qu'elles peuvent constituer des opérations du procédé. sur la fig. 5, le procédé est identique à celui de la fig. 4, les opérations étant dési- gnées par des références identiques,avec l'opération addition- nelle représentée en 37, qui oonsiste en un traitement spéoial destiné à éliminer complètement ou en partie la tendance de la matière au plissement, avant que cette matière pénètre dans le bain d'étamage. Cette opération peut être désirable lorsque la matière possède une tendance au plissement si forte qu'elle peut former des plis dans la ouve d'étamage.
Ce traitement addition- nel peut consister en une passe de sondage ordinaire entre des cylindres froids en un traitement produisant l'ondulation telle que décrite oi-dessus, ou en tout autre traitement qui permettra d'atteindre le même résultat.
Il est possible de soumettre une tôle étamée à une légère passe entre des cylindres froids et de la rendre ainsi propre à se laisser bien travailler,mais dans ce oas,elle ne possèdera pas la surface normale d'une tôle étaméemais sera terne de fa- çon marquée. L'expression "surface normale" employée ici dési- gne la surface lustrée et brillante habituelle de la tôle étamée ordinaire,et l'expression "propre à se laisser bien travailler" désigne que la tôle n'a pas tendance à se plisser ou à se cra- queler lors de sa fabrication subséquente en produits manufactu- rés.
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