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-PROCEDE POUR L'EXECUTION, PAR LAINAGE, DE DISQUES EN TOLE-
Dans l'industrie de la tôle, on emploie souvent, pour les applications les plus diverses, un disque circulaire (rondeau) en tôle, coma pièce de départ. Dans la grande majorité des ces, ce disque cet obtenu par matriçage depuis une feuille de tôle carrée ou une bande continue, de sorte que la quantité de tôle correspondant à la différence entre la surface du carré et celle du cercle inscrit dans celui-ci représente une perte. Cette perte, ajoutée à la réserve prévue pour le décou-
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page, n'élève à 25% de la matière. L'augmentation du prix de revient du disque circulaire en tôle, qui résulte de ce procédé, constitue un facteur décisif pour la marge bénéficiaire d'une fabrication en grande série.
Depuis de nombreuses années, les inventeurs se sont donc efforcés à établir des procédés pour fabriquer de tels disques circulaires en tôle, sans déchet. Ceci s'applique notamment aux rondeaux de tôle devant servir ensuite à la fabrication de roues d'automobiles-*. Par exemple, un des procédés utilisés jusqu'à présent consistait à laminer une plaque de tôle carrée, depuis l'intérieur vers l'extérieur. à l'aide de cylindres à surface excentrée, de manière à imprimer à la dite plaque une conformation conique,. tout en laminant les cotés droits du carré, de manière à les transformer en segnents de cercle. Chaque fois, après avoir laminé ainsi un quart du disque, on tournait la plaque de 90 ; de cette façon, on obtenait finalement une plaque plus ou moins circulaire, comme montré dans les Fig. 1, 2 et 3.
Un autre procédé consistait à étendre un bloc au moyen de cylindres en forme de champignons (Fig. 4). Un troisième procédé consistai+. à faire agir sur le dit bloc une paire de cylindres entraînée que l'on écartait l'un de l'autre (Fig. 5).
Avant de procéder à la description de l'objet de l'in- vention, on décrira. la manière la. plus avantageuse pour produire la plaque initiale circulaire épaisse qui servira canne pièce de départ pour la production du disque en tôle, plus mince et de forme circulaire. Ceci s'obtient en découpant d'un bloc cylindrique des plaques a (Fig. 6) relativement épaisses, ce découpage se faisant de préférence à l'aide de deux couteaux obliques b, b (Fig. 7), se déplaçant en sens opposés, de manière à imprimer un mouvement de rotation au bloc cylindrique, lequel est monté sur rouleaux, et découpant de celui-ci une
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série de disques sans produire de déchets.
Un tel disque circulaire ayant un petit diamètre et une grande épaisseur par rapport à ce diamètre, est laminé sui vant l'invention, entre des cylindres à tôle,.de manière à recevoir une épaisseur moindre, après quoi., la plaque ovale ainsi obtenue est tournée de 90 et soumise à. un nouveau laminage entre des cylindres à tôles, de manière à subir, en pour centage, le même amincissement qu'au cours de la première passe. Le disque d'épaisseur réduite ainsi obtenu présente à nouveau une forme circulaire. Cet amincissement peut être obtenu à la suite de répétitions, éventuellement multiples,, de l'opération,.qui vient d'être décrite, ceci jusqu'à la limite pratiquement utile.
Le résultat voulu est toujours subordonné à la condition décisive, à savoir que la plaque métallique, chaque fois après avoir été tournée de 90 , doit être amincie par la deuxième passe dans la même proportion, en pourcentage, dans laquelle ella a été amincie, dans une direction différente, par la passe précédente. On obtient alors un disque qui, tout en ayant une épaisseur moindre et un plus grand diamètre que le disque initial, représente théorique" ment et pratiquement une forme circulaire, la forme intermé- diaire étant théoriquement chaque fois une ellipse.
Ce procédé sera expliqué brièvement ci-après, avec référence à la Fig. 8, en admettant qu'il est fait usage d'un train de laminoir trio. Le disque 1 découpé du bloc cylin- drique et présentant une grande épaisseur par rapport à son diamètre, est soumis à une première passe entre les cylindres c et d. Lors de cette passe, le diamètre orienté perpendiculairement au sens de laminage, ne se trouve pas allongé, pas plus que les cordes parallèles à ce diamètre, tandis que le diamètre orienté dans le sens du laminage, de même que les
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cordes parallèles à. celui-ci, subissent un allongement.
Si la diminution de l'épaisseur du disque, obtenue dans la première pasae, est désignée par ko, le diamètre de ce disque, ainsi que toutes les cordes situées dans le sens du laminage, seront- multipliés par so, so désignant l'épaisseur du disque so - ko initial 1. Après la première passe, on obtient un disque 2 de moindre épaisseur et de forme elleptique. Le disque 2 est tourné de 90 et passé entre les cylindres d et e.
L'écarte- ment de ces cylindres est réduit par rapport à l'écartement entre les cylindres s. et d dans une proportion correspondant au facteur s1/s1 - k1 , de sorte qu'on obtient, en pour cent, s1 - k1 le même amincissement qu'après la première passe, comme illus- tré par les équations ci-après :
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On obtient alors le disque 3 qui, tout en étant circulaire, comme le disque initial, possède un diamètre plus grand que ce dernier, le disque 3 présentant une épaisseur détermi- née par le double amincissement.
Si on désire obtenir un amincissement plus prononcé et une nouvelle augmentation du diamètre, on peut faire passer de nouveau le disque 3 entre une paire de cylindres à écartement plus étroit, pour faire passer ensuite le disque elliptique ainsi obtenu, entre deux cylindres dont l'écartement est encore réduit, dans la proportion voulue, par rapport au préoédent. ce qui donnera de nouveau un disque circulaire. Cette opération peut être répétée à volonté selon les besoins. On peut choisir à volonté entre les différentes dispositions, à savoir: paires de cylindres superposées, disposées en série ou plaoées bout à bout, cette dernière disposition nécessitant un transport approprié des disques.
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Dans la pratique, il n'est pas nécessaire de tenir compte du faible élargissement, c'est-à-dire du faible refoulement, du disque dans le sens axial des cylindres, ce refoulement étant d'ailleurs très minime par rapport à l'allongement de ce disque dans le sens du laminage. L'étirage du disque circulaire initial 1 (Fig. 8) dans le sens axiale a pour effet que lediaque 2 est moins étiré dans le sens du laminage, de sorte que le grand axe de ce disque est légèrement plus petit et que son petit axe est légèrement plus grand qu'ila ne devraient être théoriquement, c'est-à-dire si l'on ne tient pas compte du ref oulement dans le sens axial des cylindres. Cette forme sera en outre différente d'une ellipse.
Lorsque le disque 2 ainsiformé est alors tourné de 90 , sa, forme se trouve automatiquement rectifiée dans la deuxième passe, en ce sens qu'on obtient un disque circulaire, étant donné qu'au cours de cette dernière passe, le refoulement du disque dans le sens de son grand axe est moins élevé et, dans la direction de son petit axe, plus élevé, que dans le cas où il ne serait pas tenu compte du refoulement du disque dans le riens axial des cylindres. On obtient donc de nouveau un disque circulaire.
D'ailleurs, chaque fois que les formes successives pré- aentées en pratique par le disque, diffèrent de cellesqu'il devrait présenter d'après le calcul théorique, la compensas tion peut être obtenue par la modification des passes, c'est- à-dire en donnant des dimensions appropriées aux écartements des cylindres. Par exemple, on peut admettre que lors d'un laminage à chaude le disque possède dans la deuxième passe une température moindre et, lors d'un laminage à froid, une dureté plus grande que dans la première passe.
Dans le cas où cette circonstance aurait pour effet de donner au disque de roue une forme différente de la forme circulaire, cette différence
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pourrait être compensée en donnant aux écartements des cylindres ou à un seul de ces écartements, des dimensions diffé- rentes de celles obtenues par le calcul théorique.
En règle générale, on part d'une pièce initiale de forme circulaire, comme décrit jusqu'ici. Toutefois, on peut également partir d'une pièce correspondant à une phase intermé- diaire., c'est-à-dire présentant la forme d'une ellipse, en ne tenant pas compte du refoulement dans le sens de l'axe des cylindres. Une telle pièce de départ pourrait également être obtenue par la division d'un bloc cylindrique dont la section est théoriquement elliptique ou correspond pratiquement à la phase intermédiaire, dont il était plusieurs fois-question ci-dessus, telle qu'elle se présente entre les deux passes décalées à 90 auxquelles doit être soumis le disque initialement circulaire.
Il est donc nécessaire, en procédant au laminage suivant la présente invention, de choisir le premier amincissement de façon à obtenir finalement une forme circulaire.
Lorsqu'on part d'un disque circulaire, il n'est pas absolument nécessaire d'obtenir à nouveau une forme circulaire après chaque deuxième passe. Dans certains cas, on peut d'abord laminer les disques dans le même sens en deux ou plusieurs passes, ensuite, tourner le disque de 90 , pour le soumettre à un nouveau laminage en deux ou même en plusieurs passes, ceci à oondition que la somme des amincissements obtenue lors du laminage effectué après rotation de 90 , soit égale en pour cent, à la somme des amincissements obtenus lors du laminage dans le premier sens. Toutefois, dans la pratique, il est préférable de modifier le sens du laminage, s'est-àdire de tourner le disque, après chaque passe.
Le métal de la pièce initiale et, par conséquent, celui du disque final, peut être choisi à volonté, le fer ou l'acier
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étant toutefois préférables.
Le procédé suivant l'invention est simple et sûr, ne donne aucun déchet et peut être exécuté avec des trains de laminoir ordinaires, alors que tous les procédés connus jusqu'à présent sont plus fastidieux, plus coûteux et exigent la construction de machines spéciales compliquées.
Toutefois, le principe de la présente invention peut être défini d'une façon plus générale. A savoir, la pièce à tra- vailler ayant reçu une forme elliptique après un premier laminage, peut être tournée, on vue d'un refoulement ultérieur, d'un angle autre que 90 , à condition de répéter la rotation de ce même angle, en la faisant suivre chaque fois d'un laminage,autant de fois qu'il est nécessaire, jusqu'à ce que le petit axe de l'ellipse soit égal au grand axe, c'est-à-dire jusqu'à obtention de la forme circulaire. Cette opération peut également être répétée à volonté.
Un tel laminage de la pièce à travailler dans les différents sens radiaux qui ne sont pas uniquement perpendiculaires entre eux, pout, dans certaines conditions, influencer favorablement la structure du disque achevé, et d'autant plus si le laminage se fait à froid. Toutefois, il va de soi que le laminage à chaud est également admissible, at même préférable, suivant le cas.
En appliquant la variante du procédé suivant l'invention, décrite en dernier lieu, on procéda de la manière suivant:: la pièce initiale circulaire relativement épaisse est laminée; en lui imprimant un amincissement déterminé, ce qui donne une ellipse dont le'grand axe est perpendiculaire à la direction de laminage. Ensuite, on imprime à la dite pièce un déplacement, d'un angle de 45 par exemple, autour d'un axe central, perpendiculaire au plan de cette pièce, la plaque ainsi tournée étant ensuite passée de nouveau entre les cylindres lamineurs
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dont l'éoartement est calculé de façon à obtenir le même amincissement, en pourcentage que lors de la passe précédente, par exemple un amincissement de 25%.
Cette opération est répétée deux fois, Par conséquent, après avoir reçu initialement une forme elliptique, la pièce à travailler est tournée en tout trois f ois de 45 , chaque déplacement angulaire étant suivi d'une passe qui, en pour cent., donne un amincissement correspondant à celui réalisé lors de la pre- mière passe. Après avoir été soumise à un tel laminage, la pièce à travailler présente à nouveau la forme d'un cercle dont le diamètre est plus grand que le grand axe de l'ellipse obtenue en premier lieu.
L'angle dont on doit tourner la pièce à travailler à. chaque passe pour l'amener de la forme elliptique à la forme circulaire peut, théoriquement, être quelconque, étant donné que l'obtention de la forme circulaire dépend toujours unique ment du ncmbre de fois dont la pièce a été déplacée de l'angle considéré, pour être soumise à un laminage après chacun de ces déplacements. Toutefois, dans la pratique, il convient de n'utiliser que les angles inférieurs à 90 et choisis de telle manière que la forme circulaire soit déjà rétablie après un faible nombre de déplacements angulaires du disque.
Lorsque, dans le cas d'un amincissement de 25%, on choisit un angle de 30 .on devra effectuer cinq déplacements angulaires, c'est-àdire une rotation totale de 150 , tandis qu'en choisissant l'angle de 45 mentionné ci-dessus, on doit exécuter trois déplacements angulaires d'un angle global de 135 .
Lors des passes consécutives destinées à produire l'amin- cissement plus prononcé du disque et le retour de ce dernier à la forme circulaire, on peut également employer des angles différents, par exemple des angles de 90 , où-même intercaler
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des angles qui complétant à 90 l'angle immédiatement précédent. Toutefois, pour acoélérer la transformation de l'ellipse en cercle, on peut appliquer, à la fin de l'opération, par exemple, un angle complémentaire quelconque qui manque encore pour permettre d'obtenir la forme ciroulaire exacte.
Au lieu d'appliquer chaque fois le même pourcentage d'aplatissement, on peut varier ce dernier pourcentage, dans lequel cas il y a toutefois lieu de veiller à ne pas trop compromettre l'approximation avec laquelle la pièce elliptique se rapproche de la forme circulaire. Cette approximation peut, dans certains cas, être améliorée en choisissant un amincissement plus prononcé que celui appliqué dans une passe précédente, de sorte que le processus du retour à la forme circulaire se trouve accéléré.
Le nombre de fois qu'il est nécessaire de déplacer la pièce à travailler d'un angle donné, peut être calculé graphiquement. De même, on peut résoudre graphiquement le problème, à savoir, ,si un angle, choisi peut entrer en ligne de compte, c'est-à-dire st'il n'implique pas un nombre trop grand de déplacements angulaires et d'amincissements. On peut également trouver par des moyens graphiques si l'application d'un angle complémentaire en vue d'un retour immédiat à la forme circulaire est utile ou nécessaire.
L'influence des degrés d'amincissement variables peut également être constaté par la voie graphique, influence dont on tiendra compte en calculant la façon dont s'opérera le retotir à la forme cir- culaire. Toutefois. ces différents problèmes peuvent être résolus par calcul et même, bien entendu, d'une manière empirique.
Il va de soi que l'angle total dont la pièce brute doit être tournée autour de son axe pour être amenée à la forme
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circulaire, est d'autant plus petit que l'angle de chaque déplacement angulaire partiel s'approche de 90 . Par contre, dans les angles qui se rapprochent de 0 , il se produit d'abord un allongement de l'ellipse, c'est-à-dire un éloignement de la forme circulaire, éloignement qui est toutefois suivi dans la suite d'un rapprochement de la forme circulaire et, finalement, de l'obtention de celle-ci. Cette extension initiale gênante de l'ellipse peut être évitée en appliquant des angles s'approchant de, ou supérieurs à 45 .
D'ailleurs, il y a lieu de préférer les angles de décalage donnant un angle de rotatien total qui représente le plus petit multiple possible, sans fraction, de l'angle partiel, comme c'est pas exemple le cas des angles de 45 et de 30 indiqués ci-dessus. Dans le cas d'un grand nombre d'angles, le plus petit angle total possible devrait être dépassé par une rotation répétée, à moins de compléter la fraction restante par un angle de valeur différente, qui pourrait alors être déterminé en tenant compte de l'amincissement devant être obtenu, mais qui serait probable" ment gênant par suite de la modification de l'amplitude du déplacement angulaire.
La Fig. 9 montre un exemple d'application d'un angle de décalage de 45 , en représentant les différentes phases successives du retouf de la forme elliptique à la forme circu- laire, et en admettant qu'à chacune de ces phases correspond le même amincissement en pour cent, cet amincissement étant supposé ici canne étant de 25%. k1 désigne l'ellipse initiale obtenue par laminage de la pièce brute circulaire représentée en pointillé. k2 désigne la forme elliptique intermédiaire obtenue après un décalage de la pièce de 45à. k3 est une nouvelle phase elliptique intermédiaire, et k4, la forme circulaire obtenue en dernier lieu.
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Les différentes phases intermédiaires représentent, il est vrai,, des ellipses, comme mentionné ci-dessus, mais dont chacune est décalée par rapport à la précédente. Par "dépla- cement angulaire de 45 ", on comprend que la pièce à travailler elliptique, obtenue par une passe donnée, est introduite de telle façon dans le train de cylindres de la passe qui suit immédiatement, que le grand axe do l'ellipse se trouve décalé de 45 par rapport à la direction de laminage après quoi la pièce à travailler est de nouveau décalée de 45 , jusqu'à ce qu'on obtient un décalage total de 135 , alors que le grand axe de la dernière ellipse obtenue apparaît comme n'étant décalé par rapport au sens de laminage , que d'un angle de 45 .
Les hachures indiquent les accroissements successifs de la surface de l'ellipse, correspondant aux différentes phases du procédé, ainsi que le sens de laminage correspondant à chacune de ces phases.
L'angle complémentaire mentionné ci-dessus ne peut pas toujours être trouvé avec exactitude par calcul. Supposons qu'un angle de ao donnerait, après trois déplacements angulaires, une forme se rapprochant de la forme circulaire, c'est-à-dire que l'obtention de la forme circulaire exigerait le décalage d'un angle total de bo qui est légèrement supérieur à 3.ao. Dans ce cas, on devrait,'- en procédant par calcul et en partant de la première ellipse,- choisir pour la quatrième passe un angle de bo - 3.ao.
Or, étant donné que, comme il a été constaté, la modification du rapport entre les axes de l'ellipse est également déterminée par la position de la bissectrice de l'angle formé par ces axes, par rapport à l'axe des cylindres, position qui, dans le cas d'un petit angle de décalage,est autre que dans le cas d'un grand angle de décalags,le dit angle complémentaire doit subir une certaine rectifi-
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cation empirique qui, en fin de compte, pourrait probablement, elle aussi,, être déterminée par calcul.
Etant donné que chaque déplacement angulaire suivi d'un amincissement a pour effet un refoulement de la pièce à travailler dans le sens des deux axes de l'ellipse et qu'il s'agit uniquement d'obtenir un disque final circulaire de plus grande surface et de moindre épaisseur, il n'est pas toujours néces" saire de prévoir une passe avec un angle complémentaire dans le seul but de réduire le nombre des passes. Par conséquent, dans les cas dans lesquels le déplacement angulaire total n'atteint la valeur correspondante à la forme circulaire du disque 18 qu'après une longue série de décalages angulaires, on pourra choisir cette dernière solution plutôt que d'appliquer un angle complémentaire.
Il y a encore lieu de mentionner la possibilité suivante.
L'ellipse obtenue après la première passe peut d'abord être tournée d'un angle voulu et laminée en vue de son amincisse- ment, pour être transformée ainsi en une e llipse de plus grande surface et dont les axes sont décalés par rapport à ceux de la première après quoi on peut tourner la pièce à travailler d'un angle tel que le plus grand axe de l'ellipse soit situé parallèlement aux cylindres et laminer ensuite la dite pièce dans cette dernière position, en modifiant l'amin- cissement en pour cent, de sorte que le refoulement se fers dans une direction décalée de 90 par rapport au grand axe de l'ellipse. Le pourcentage de ce dernier amincissement doit être calculé de façon que l'ellipse, laquelle est déjà modifiée par rapport à l'ellipse initiale, soit désormais transformée en cercle.
L'amincissement en pour cent doit être plus ou moins grand autant la grandeur de l'angle de décalage initial. Par exemple, cet amincissement sera plus petit pour un angle de
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décalage'initial de 45 , qui permet déjà de s'approcher davantage de la forme circulaire, alors qu'il sera plus grand dans le cas d'un angle de décalage initial do 30 , lequel a pour effet que la forme du disque intermédiaire s'écarte davantage de la forme circulaire.
Dans tous les cas, on pourra déterminer graphiquement ou empiriquement, cu même purement par calcul,, e n partant du diamètre et de l'épaisseur donnée du disque qu'on désire obtenir, quelles sont les dimensions que doit présenter la pièce brute de départ,en tenant compte de la manière dont on désire travailler celle ci. La position que les disques correspondant aux différentes phases intermédiaires doivent occuper par rapport aux axes des cylindres, ainsi que les dimensions des ellipses (car il s'agit toujours d'ellipses) correspondant à ces phasee, peuvent être déterminées plue facilement en tenant compte de la constatation, à savoir que le grand axe de l'ellipse devant être obtenue après une passe donnée, sera situé,
sur la bissectrice de l'angle dont l'ellipse a été décalée en vue de cette passe, et que les rapports entre les grands et les petits axes des ellipses correspondant aux différentes phases peuvent être lus, sous forme de coordonnées, sur une ligne de sinus.
Lorsqu'il ne s'agit pas d'obtenir précisément un disque final sous forme d'un cercle parfait, c'est-à-dire lorsqu'on se contente d'approcher la forme circulaire, pour obtenir ensuite le cercle rigoureux à l'aide d'un antre procédé par rectification, par exemple,, quitte à tenir compte du déchet cn peut naturellement interrompre le procédé décrit ci"dessus, dès qu'on obtient une ellipse qui n'est pas trop éloignée de la forme circulaire.
Certaines applications peuvent nécessiter une tôle de
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forme elliptique. Il est bien entendu que dans ce cas égale- aient, les opérations de laminage ne seront pas continuées jusqu'au retour à la forme circulaire, mais seront interrompues dès que l'ellipse de dimensions voulues sera atteinte.
Il est bien entendu que même en utilisant un angle de décalage différent de 90 , on peut utiliser directement comme pièce de départ un disque épais de forme elleptique et de le soumettre à un traitement ultérieur approprié, jusqu'à obtention du disque en tôle. circulaire ou elliptique, présentant les dimensions appropriées.
Toutefois, le principe de l'invention peut trouver une application plus large encore. Comme il a été indiqué plus haut,.le fait de choisir des angles de décalage différant de 90 a pour effet que la pièce travailler est refoulée dans différents sens radiaux, c'est-à-dire non uniquement dans deux sens perpendiculairesl'un à l'autre, de sorte que la structure de la dite pièce s'en trouve améliorée. En plus de cet avantage, les angles de décalage différant de 90 présentent encore celui de permettre l'obtention de formes finales qui diffèrent à la fois et du cercle et de l'ellipse.
Par le fait d'utiliser, au cours du procédé, des angles de décalage diffé- rents et de varier le pourcentage d'amincissement correspondant aux différentes passes, on peut influencer non seulement les dimensions, mais aussi la forme de la plaque finale, ceci d'autant plus facilement qu'on choisit une pièce brute initiale dont la forme diffère et du cercle et de l'ellipse.
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'r) Ainsi, par la voie graphique/empirique, et en se basant partiellement sur le calcul, il est possible, dans beaucoup de cas, d'obtenir la forme finale appropriée à l'application à laquelle elle est destinée et présentant les dimensions
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voulues, la forme initiale et ses dimensions, les différentes opérations du procédé, y compris les angles de décalage nécessaires et le pourcentage des amincissements, nécessaires pour l'obtention de la dite forme finale, pouvant être déduits par la même voie.
La condition essentielle à observer dans tous les cas est celle que la pièce à travailler doit être non seulement décalée angulairement, mais aussi soumise à un laminage entre des paires de cylindres dont les écartements vont en diminuant!. progressivement d'un même pourcentage, pour autant que la loi relative à l'amincissement de cette pièce ne soit modifiée partiellement pour des raisons particulières, comme il a été indiqué ci-dessus, dans lequel cas le dit écartement doit présenter des dimensions déterminées par la modification apportée à la dite loi . Dans la Fig. 8, dans laquelle le traim de laminoir' trio comporte deux écartements différents entre paires de cylindres agissant successivement, les écartements calculés suivant le pourcentage d'amincissement sont désignés par s1 et s2, comme indiqué dans la formule ci-dessus.
Une autre condition importante est que la division du bloc cylin" drique s'opère sans donner lieu à du déchet, c'est-à-dire de la manière représentée dans la Fig.7, sans quoi les déchets pourraient, dans certains cas, devenir tellement importants que les avantages résultant du mode de traitement particulier auquel le disque épais doit être soumis dans la suite, s'en trouveraient annulés, en grande partie tout au moins. En outre, les deux couteaux animés d'un mouvement en sens opposés et imprimant au dit bloc un:mouvement de rotation présentent un avantage important pour l'ensemble du procédé, en ce sens que le bloc n'est pas déformé par le dit découpage, de sorte que
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lea disques épais obtenus par la division du bloc gardent leur forme circulaire.
Il eat bien entendu qu'au d'être animés d'un mouvement rectiligne alternatif, les couteaux peuvent présenter des tranchants curvilignes et exécuter des mouvements rotatifs autour d'axes appropriés, pour obtenir le même ré sultat .
REVENDICATIONS.
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## #-.-.--t-,-.#-,
1 - Procédé pour l'exécution de disques en tôle par laminage, en partant d'un disque plus épais et présentant me plus petite surface, caractérisé en ce que le laminage s'effectue dans les différentes directions et que l'angle de décalage devant être choisi pour obtenir les directions de laminage voulues, ainsi que le pourcentage d'amincissement du disque, correspondant aux différentes phases du procédé, sont déterminés par la forme finale qu'on désire obtenir, en faisant passer la pièce à travailler successivement à travers des trains de laminoir dont les écartements de cylindres sont calculés en conséquence.
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-PROCESS FOR THE EXECUTION, BY WOOLING, OF SHEET DISCS-
In the sheet metal industry, a circular sheet metal disc (roundel) is often used for a wide variety of applications, as a starting part. In the great majority of these, this disc this obtained by forging from a square sheet of sheet metal or a continuous strip, so that the quantity of sheet corresponding to the difference between the area of the square and that of the circle inscribed in it represents a loss. This loss, added to the reserve planned for the discovery
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page, does not amount to 25% of the material. The increase in the cost price of the circular sheet metal disc, which results from this process, is a decisive factor for the profit margin of mass production.
For many years, the inventors have therefore endeavored to establish methods for manufacturing such circular sheet metal discs, without waste. This applies in particular to sheet metal rounds to be used subsequently in the manufacture of automobile wheels - *. For example, one of the methods used heretofore has been to roll a square sheet of metal from the inside to the outside. using cylinders with an eccentric surface, so as to impart a conical conformation to said plate ,. while rolling the right sides of the square, so as to transform them into the segments of a circle. Each time, after having rolled a quarter of the disc in this way, the plate was turned by 90; in this way, a more or less circular plate was finally obtained, as shown in Figs. 1, 2 and 3.
Another method was to extend a block by means of mushroom-shaped cylinders (Fig. 4). A third process consisted +. in making act on said block a pair of driven cylinders which one separated from each other (Fig. 5).
Before proceeding to the description of the object of the invention, we will describe. the way. more advantageous to produce the initial thick circular plate which will serve as a starting piece for the production of the sheet disc, thinner and circular in shape. This is obtained by cutting relatively thick plates a (Fig. 6) from a cylindrical block, this cutting being preferably done using two oblique knives b, b (Fig. 7), moving in opposite directions. , so as to impart a rotational movement to the cylindrical block, which is mounted on rollers, and cutting therefrom a
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series of discs without producing waste.
Such a circular disc having a small diameter and a large thickness in relation to this diameter, is rolled according to the invention, between sheet rolls,. So as to receive a lesser thickness, after which., The oval plate thus obtained is turned 90 and submitted to. a new rolling between sheet rolls, so as to undergo, in percentages, the same thinning as during the first pass. The disc of reduced thickness thus obtained again has a circular shape. This thinning can be obtained following repetitions, possibly multiple, of the operation, .qui has just been described, this up to the practically useful limit.
The desired result is always subordinate to the decisive condition, namely that the metal plate, each time after having been turned by 90, must be thinned by the second pass in the same proportion, in percentage, in which it was thinned, in a different direction, by the previous pass. A disk is then obtained which, while having a smaller thickness and a larger diameter than the initial disk, theoretically and practically represents a circular shape, the intermediate shape theoretically being each time an ellipse.
This process will be explained briefly below, with reference to FIG. 8, assuming that use is made of a trio rolling mill train. The disc 1 cut from the cylindrical block and having a great thickness compared to its diameter, is subjected to a first pass between the cylinders c and d. During this pass, the diameter oriented perpendicular to the rolling direction is not elongated, nor are the strings parallel to this diameter, while the diameter oriented in the rolling direction, as well as the
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strings parallel to. the latter, undergo an elongation.
If the decrease in the thickness of the disc, obtained in the first pasae, is denoted by ko, the diameter of this disc, as well as all the strings located in the direction of rolling, will be multiplied by so, so denoting the thickness of the initial so - ko disc 1. After the first pass, we obtain a disc 2 of less thickness and elliptical shape. The disc 2 is rotated by 90 and passed between the cylinders d and e.
The spacing of these cylinders is reduced compared to the spacing between the cylinders s. and d in a proportion corresponding to the factor s1 / s1 - k1, so that we obtain, in percent, s1 - k1 the same thinning as after the first pass, as illustrated by the equations below:
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The disc 3 is then obtained which, while being circular, like the initial disc, has a larger diameter than the latter, the disc 3 having a thickness determined by the double thinning.
If it is desired to obtain a more pronounced thinning and a further increase in diameter, the disc 3 can be passed again between a pair of cylinders with a narrower spacing, in order then to pass the elliptical disc thus obtained, between two cylinders of which the spacing is further reduced, in the desired proportion, compared to the previous one. which will again give a circular disc. This operation can be repeated at will as needed. One can choose at will between the different arrangements, namely: pairs of superimposed cylinders, arranged in series or placed end to end, the latter arrangement requiring appropriate transport of the discs.
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In practice, it is not necessary to take into account the low widening, that is to say the low discharge, of the disc in the axial direction of the cylinders, this discharge being moreover very minimal compared to the elongation of this disc in the direction of rolling. Stretching the initial circular disc 1 (Fig. 8) in the axial direction causes the disc 2 to be less stretched in the rolling direction, so that the major axis of this disk is slightly smaller and its minor axis is slightly larger than it should be theoretically, that is to say if one does not take into account the ref oulement in the axial direction of the cylinders. This shape will also be different from an ellipse.
When the disc 2 thus formed is then rotated by 90, its shape is automatically rectified in the second pass, in the sense that a circular disc is obtained, given that during this last pass, the displacement of the disc in the direction of its major axis is less elevated and, in the direction of its minor axis, higher, than in the case where account is not taken of the displacement of the disc in the axial nothing of the cylinders. We therefore again obtain a circular disc.
Moreover, whenever the successive shapes presented in practice by the disc differ from those which it should present according to the theoretical calculation, the compensation can be obtained by modifying the passes, that is to say - say giving appropriate dimensions to the cylinder spacings. For example, it can be assumed that during hot rolling the disc has a lower temperature in the second pass and, during cold rolling, a greater hardness than in the first pass.
In the event that this circumstance would have the effect of giving the wheel disc a shape different from the circular shape, this difference
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could be compensated by giving the cylinder clearances, or only one of these clearances, dimensions different from those obtained by the theoretical calculation.
As a rule, one starts with an initial part of circular shape, as described so far. However, it is also possible to start from a part corresponding to an intermediate phase, that is to say having the shape of an ellipse, without taking into account the discharge in the direction of the axis of the cylinders. . Such a starting part could also be obtained by dividing a cylindrical block whose section is theoretically elliptical or corresponds practically to the intermediate phase, which was discussed several times above, as it appears between the two passes offset at 90 to which the initially circular disc must be subjected.
It is therefore necessary, by proceeding with the rolling according to the present invention, to choose the first thinning so as to finally obtain a circular shape.
When starting from a circular disc, it is not absolutely necessary to obtain a circular shape again after each second pass. In some cases, you can first roll the discs in the same direction in two or more passes, then turn the disc 90 to subject it to a new rolling in two or even in several passes, this on condition that the sum of the thinning obtained during the rolling carried out after rotation of 90, that is to say equal in percent to the sum of the thinning obtained during the rolling in the first direction. However, in practice, it is preferable to change the direction of the rolling, i.e. to turn the disc, after each pass.
The metal of the initial part and, therefore, that of the final disc, can be chosen at will, iron or steel
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being however preferable.
The process according to the invention is simple and safe, gives no waste and can be carried out with ordinary rolling mill trains, while all the processes known until now are more tedious, more expensive and require the construction of complicated special machines. .
However, the principle of the present invention can be defined more generally. Namely, the workpiece having received an elliptical shape after a first rolling, can be rotated, seen from a subsequent upsetting, by an angle other than 90, provided that the rotation of this same angle is repeated, by rolling it each time, as many times as necessary, until the minor axis of the ellipse is equal to the major axis, that is to say until obtaining the circular shape. This operation can also be repeated at will.
Such rolling of the workpiece in the different radial directions which are not only perpendicular to each other, pout, under certain conditions, favorably influence the structure of the finished disc, and all the more so if the rolling is done cold. However, it goes without saying that hot rolling is also permissible, and even preferable, depending on the case.
By applying the variant of the process according to the invention, described last, the following procedure is carried out: the relatively thick circular initial part is rolled; by imparting to it a determined thinning, which gives an ellipse of which le'grand axis is perpendicular to the rolling direction. Then, the said part is imparted a displacement, at an angle of 45 for example, around a central axis, perpendicular to the plane of this part, the plate thus turned being then passed again between the rolling rolls
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the spacing of which is calculated so as to obtain the same thinning, in percentage, as during the previous pass, for example a thinning of 25%.
This operation is repeated twice. Therefore, after initially receiving an elliptical shape, the workpiece is rotated in all three times by 45, each angular displacement being followed by a pass which, in percent., Gives a thinning corresponding to that carried out during the first pass. After being subjected to such rolling, the workpiece again has the shape of a circle, the diameter of which is greater than the major axis of the ellipse obtained in the first place.
The angle at which to turn the workpiece at. each pass to bring it from the elliptical shape to the circular shape can, in theory, be arbitrary, since obtaining the circular shape always depends only on the number of times the part has been moved by the considered angle , to be subjected to a rolling after each of these displacements. However, in practice, it is appropriate to use only angles smaller than 90 and chosen so that the circular shape is already reestablished after a small number of angular displacements of the disc.
When, in the case of a 25% thinning, an angle of 30 is chosen, five angular displacements must be carried out, that is to say a total rotation of 150, while choosing the angle of 45 mentioned above above, we must perform three angular displacements of an overall angle of 135.
During the consecutive passes intended to produce the more pronounced thinning of the disc and the return of the latter to the circular shape, it is also possible to use different angles, for example angles of 90, or even insert them.
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angles which complement the immediately preceding angle at 90. However, in order to accelerate the transformation of the ellipse into a circle, one can apply, at the end of the operation, for example, any complementary angle which is still lacking to make it possible to obtain the exact circular shape.
Instead of applying the same percentage of flattening each time, the latter percentage can be varied, in which case, however, care should be taken not to compromise too much the approximation with which the elliptical part approaches the circular shape. . This approximation can, in certain cases, be improved by choosing a more pronounced thinning than that applied in a previous pass, so that the process of returning to the circular shape is accelerated.
The number of times it is necessary to move the workpiece through a given angle can be calculated graphically. Likewise, the problem can be solved graphically, namely, if an angle, chosen can be taken into account, that is to say if it does not imply too large a number of angular displacements and of thinning. It is also possible to find by graphic means whether the application of a complementary angle for an immediate return to the circular shape is useful or necessary.
The influence of the varying degrees of thinning can also be observed graphically, an influence which will be taken into account when calculating the way in which the retotir to the circular shape will operate. However. these different problems can be solved by calculation and even, of course, in an empirical way.
It goes without saying that the total angle of which the blank must be rotated around its axis in order to be brought to the form
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circular, is all the smaller as the angle of each partial angular displacement approaches 90. On the other hand, in the angles which approach 0, there first occurs an elongation of the ellipse, that is to say a distance from the circular shape, a distance which is however followed in the following by a approximation of the circular shape and, finally, of obtaining it. This inconvenient initial extension of the ellipse can be avoided by applying angles approaching or greater than 45.
Moreover, it is necessary to prefer the offset angles giving a total rotatian angle which represents the smallest possible multiple, without fraction, of the partial angle, as is not the case for angles of 45 and of 30 indicated above. In the case of a large number of angles, the smallest possible total angle should be exceeded by repeated rotation, unless the remaining fraction is completed by an angle of different value, which could then be determined taking into account the l Thinning to be obtained, but which would probably be inconvenient as a result of the change in the amplitude of the angular displacement.
Fig. 9 shows an example of the application of an offset angle of 45, by representing the different successive phases of the reworking from the elliptical shape to the circular shape, and admitting that each of these phases corresponds to the same thinning in percent, this thinning being assumed here to be 25%. k1 denotes the initial ellipse obtained by rolling the circular raw part shown in dotted lines. k2 designates the intermediate elliptical shape obtained after an offset of the part by 45à. k3 is a new intermediate elliptical phase, and k4, the circular shape obtained last.
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The different intermediate phases represent, it is true, ellipses, as mentioned above, but each of which is offset with respect to the previous one. By "angular displacement of 45", it is understood that the elliptical workpiece, obtained by a given pass, is introduced in such a way into the train of cylinders of the pass which immediately follows, that the major axis of the ellipse is offset by 45 from the rolling direction after which the workpiece is again offset by 45, until a total offset of 135 is obtained, while the major axis of the last ellipse obtained appears as being offset with respect to the direction of rolling, only by an angle of 45.
The hatching indicates the successive increases in the area of the ellipse, corresponding to the different phases of the process, as well as the direction of rolling corresponding to each of these phases.
The complementary angle mentioned above cannot always be found with exactitude by calculation. Suppose that an angle of ao would give, after three angular displacements, a shape approaching the circular shape, that is to say that obtaining the circular shape would require the shift of a total angle of bo which is slightly higher than 3.ao. In this case, we should, '- proceeding by calculation and starting from the first ellipse, - choose for the fourth pass an angle of bo - 3.ao.
Now, given that, as has been observed, the modification of the ratio between the axes of the ellipse is also determined by the position of the bisector of the angle formed by these axes, with respect to the axis of the cylinders, position which, in the case of a small offset angle, is other than in the case of a large offset angle, the said complementary angle must undergo a certain rectification
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empirical cation which, in the end, could also probably be determined by calculation.
Since each angular displacement followed by thinning has the effect of pushing back the workpiece in the direction of the two axes of the ellipse and that it is only a matter of obtaining a final circular disc with a larger surface and of less thickness, it is not always necessary to provide a pass with a complementary angle for the sole purpose of reducing the number of passes. Therefore, in cases in which the total angular displacement does not reach the value corresponding to the circular shape of the disc 18 that after a long series of angular offsets, the latter solution can be chosen rather than applying a complementary angle.
The following possibility should also be mentioned.
The ellipse obtained after the first pass can first be rotated to a desired angle and rolled for thinning, thus being transformed into an ellipse with a larger area and whose axes are offset with respect to those of the first after which we can turn the workpiece at an angle such that the largest axis of the ellipse is located parallel to the rolls and then roll the said workpiece in this last position, modifying the thinning in percent, so that the pushback takes place in a direction offset by 90 from the major axis of the ellipse. The percentage of this last thinning must be calculated so that the ellipse, which is already modified compared to the initial ellipse, is now transformed into a circle.
The percent thinning should be larger or smaller as the size of the initial offset angle. For example, this thinning will be smaller for an angle of
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initial offset of 45, which already allows to approach more of the circular shape, while it will be greater in the case of an initial offset angle do 30, which has the effect that the shape of the intermediate disc s 'deviates further from the circular shape.
In all cases, it will be possible to determine graphically or empirically, or even purely by calculation, starting from the diameter and the given thickness of the disc that one wishes to obtain, what are the dimensions that the starting blank must have, taking into account the way we want to work this one. The position that the disks corresponding to the different intermediate phases must occupy relative to the axes of the cylinders, as well as the dimensions of the ellipses (because they are always ellipses) corresponding to these phases, can be determined more easily by taking into account the observation, namely that the major axis of the ellipse to be obtained after a given pass, will be located,
on the bisector of the angle whose ellipse has been shifted for this pass, and that the ratios between the large and small axes of the ellipses corresponding to the different phases can be read, in the form of coordinates, on a line of sinus.
When it is not a question of obtaining precisely a final disc in the form of a perfect circle, that is to say when one is satisfied to approach the circular form, to then obtain the rigorous circle at l 'Using another process by rectification, for example, even if it means taking into account the waste cn can naturally interrupt the process described above, as soon as an ellipse is obtained which is not too far from the circular shape.
Some applications may require a sheet metal
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elliptical shape. It is understood that in this case also, the rolling operations will not be continued until the return to the circular shape, but will be interrupted as soon as the ellipse of the desired dimensions is reached.
It is understood that even by using an offset angle other than 90, it is possible to use a thick elliptical-shaped disc directly as a starting part and to subject it to an appropriate subsequent treatment, until the sheet metal disc is obtained. circular or elliptical, having the appropriate dimensions.
However, the principle of the invention can find an even wider application. As indicated above, choosing offset angles other than 90 causes the workpiece to be pushed back in different radial directions, i.e. not only in two perpendicular directions one to the other. the other, so that the structure of said part is improved. In addition to this advantage, the offset angles differing from 90 also have the advantage of allowing final shapes to be obtained which differ both from the circle and from the ellipse.
By using, during the process, different offset angles and by varying the percentage of thinning corresponding to the different passes, it is possible to influence not only the dimensions, but also the shape of the final plate. all the more easily when one chooses an initial rough part whose shape differs from both the circle and the ellipse.
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'r) Thus, graphically / empirically, and partially based on the calculation, it is possible, in many cases, to obtain the final shape appropriate to the application for which it is intended and having the dimensions
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desired, the initial shape and its dimensions, the various operations of the process, including the necessary offset angles and the percentage of thinnings required to obtain said final shape, which can be deduced by the same means.
The essential condition to be observed in all cases is that the workpiece must not only be angularly offset, but also subjected to rolling between pairs of rolls whose spacings are decreasing !. progressively by the same percentage, provided that the law relating to the thinning of this part is not partially modified for particular reasons, as indicated above, in which case the said spacing must have dimensions determined by the modification made to the said law. In Fig. 8, in which the trio rolling mill traim has two different spacings between pairs of rolls acting successively, the spacings calculated according to the percentage of thinning are designated by s1 and s2, as indicated in the above formula.
Another important condition is that the division of the cylinder block takes place without giving rise to waste, that is to say in the manner shown in Fig. 7, otherwise the waste could in some cases become so important that the advantages resulting from the particular method of treatment to which the thick disc must be subjected in the following, would be nullified, to a large extent at least. In addition, the two knives moving in opposite directions and printing to said block a: rotational movement has an important advantage for the whole process, in that the block is not deformed by said cutting, so that
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the thick discs obtained by the division of the block keep their circular shape.
It is understood, of course, that in being animated by a reciprocating rectilinear movement, the knives can have curvilinear cutting edges and execute rotary movements around suitable axes, to obtain the same result.
CLAIMS.
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1 - Process for the production of sheet metal discs by rolling, starting from a thicker disc and having a smaller surface, characterized in that the rolling is carried out in the different directions and that the offset angle in front be chosen to obtain the desired rolling directions, as well as the percentage of thinning of the disc, corresponding to the different phases of the process, are determined by the final shape that one wishes to obtain, by passing the part to be worked successively through Rolling mill trains whose roll spacings are calculated accordingly.