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Procédé dextrudage de métaux et notamment de métaux légers.
Pour effectuer l'extrudage de métaux en général et de métaux légers en particulier,il est désirable que la vi- tesse d'extrudage soit aussi élevée que possible pour obtenir l'utilisation la plus complète de la machine, si des conditions spéciales concernant la qualité des produits fabriqués ne mon- trent qu'il so.it avantageux d'agir à une vitesse d'extrudage plus faible. Comme vitesse d'extrudage maximum on a admis la vitesse pour laquelle, dans les conditions de travail détermi- nées de la machine, le produit obtenu, bloc ou barre, quitte la presse encore dans un état irréprochable, c'est-à-dire sans fissures ou criques.
Cette vitesse a été déterminée dans la pratique pour chaque alliage par des essais de pression; plu- sieurs lingots ont été soumis à l'extrudage pour l'obtention du profil désiré à une température déterminée de chargement du lin- got et à un état de température déterminé de la machine, en aug- mentant la vitesse d'un lingot à l'autre jusqu'à ce que des fis- sures se formassent sur la barre extrudée. Comme vitesse maxi- mum on prenait la vitesse d'extrudage à laquelle la barre sor- tait encore dans un état irréprochable de la presse.
Pour les vitesses d'extrudage entrant en considération en pratique, on restait en-dessous de cette vitesse maximum ainsi déterminée, et même généralement d'une quantité assez notable, car il fal- lait éviter que par suite des fluctuations inévitables de la température du lingot et de la machine en service il ne se pro- duise de barres défectueuses. Pour chaque produit de dimensions différentes on déterminait de cette manière la vitesse d'extru- dage la plus favorable. or, en pratique, la vitesse d'extrudage la plus favorable n'était généralement pas maintenue à la même valeur pendant toute la durée de l'extrudage.
Pour l'extrudage progres- sif d'alliages d'aluminium à haute résistance dans des presses d'extrudage horizontales par exemple il faut surmonter la ré- sistance maximum au commencement de l'opération, lorsque le lingot s'applique de toute sa longueur sur la paroi interne du récepteur. L'extrudage à pression constante, en particulier à la pression maximum, nécessaire au début de l'extrudage, con- duirait à mesure que l'opération se poursuit à un accroissement de la vitesse d'extrudage et de la température dans la matrice - et donnerait lieu par conséquent à la formation de criques et fissures dans la barre. Le danger de la formation des criques est
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donc maximum à l'extrémité de la barre.
La vitesse d'extrudage maximum ou la plus favorable déterminée pratiquement est donc égale à la vitesse qui règne à la fin de l'extrudage.
En pratique, l'extrudage se fait comme suit. Le conducteur de la presse fait tourner la soupape d'admission de la pression hydraulique d'une quantité telle que le lingot commence à fluer et que l'opération d'extrudage se déclenche. Puis, il ferme la soupape d'admission d'une quantité telle que la barre quitte la presse en quelque sorte à la vitesse la plus favorable et qu'en tout cas elle n'atteint pas vers la fin de l'opération d'extrudage une trop grande vitesse pouvant donner lieu à des criques. Après la période de démarrage, le conducteur de la presse met donc la soupape d'admission, sensiblement dans la po- sition extrême qu'elle doit occuper, d'après les essais, à la fin de l'opération d'extrudage.
L'extrudage se fait alors d'abord à une faible vitesse, qui augmente graduellement pour atteindre finalement, vers la fin du processus d'extrudage, sa valeur maximum, la vitesse d'extrudage la plus favorble déterminée par les essais. Toutefois le conducteur de la presse peut aussi agir en ne réduisant la pression après la période de démarrage que dans la mesure nécessaire pour que la. barre quitte la machine à une vitesse aussi constante que possible, à savoir la vitesse la plus favorable déterminée par les essais, et qu'en outre elle ne dépasse pas cette vitesse même à la fin de l'opération d'ex- trudage.
On connait aussi des dispositifs normaux, au moyen desquels on a essayé d'obtenir une vitesse d'extrudage uniforme, en se règlant, pour celle-ci, sur la vitesse réelle, la plus grande admissible et la plus favorable, à la fin de l'opération d'extrudage.
On a maintenant essayé, dans le procédé mentionné, d'augmenter le rendement de la presse d'extrudage en faisant varier tous les facteurs susceptibles d'influencer par exemple en changeant la température du lingot ou en modifiant par chauf- fage ou refroidissement la température des éléments de la machi- To avec lesquels-- le lingot ou la barre viennent en contact. routes ces mesures pouvaient bien donner certains résultats, mais elles ne pouvaient pas tenir compte de la variation des conditions de l'extrudage pendant la marche de l'opération. Le résultat pouvait d'ailleurs aussi être compromis par le fait que l'un des facteurs déterminants pouvait accidentellement pour une raison quelconque ne pas répondre aux conditions sur lesquel- les était basé le programme d'extrudage.
L'invention a pour but d'augmenter la production de la presse d'extrudage, en tenant compte dans la plus large mesure possible lors de l'extrudage individuel d'un lingot, de la variation des conditions de l'extrudage au cours de l'opé- ration et lors de l'extrudage de différents lingots des fluctua- tions accidentelles des divers facteurs directeurs.
De nombreux essais ont montré notamment qu'on peut se conformer à ces conditions variables et établir dans chaque cas la vitesse d'extrudage maximum possible, en réglant judi- cieusement la vitesse dans l'extrudage suivant l'invention.
Le présent procédé d'extrudage de métaux et notam- ment de métaux légers, tels que les alliages d'aluminium et ceux de magnésium de grende stabilité, est caractérisé en ce qu'on
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règle la vitesse d'extrudage en fonction de la température de la barre sortante de telle manière que la vitesse d'extrudage augmente lorsque la température de la barre tombe immédiate- ment après la sortie de la matrice en-dessous d'une valeur déterminée de la température de sortie de la barre, et diminue lorsque cette température est dépassée, de telle sorte que la température de la barre conserve toujours une valeur aussi uniforme que possible immédiatement après sa sortie de la matri- ce.
Il est avantageux de régler la vitesse d'extrudage de telle manière que la température de sortie de la. batte se maintient de préférence à environ 10 à 30 C en-dessous de la température à laquelle se manifestent dans l'alliage à extruder des symptômes de fusion des différents constituants de la texture, c'est-à- dire des "brülures". De cette manière il est possible de tenir compte des conditions variables de l'extrudage, qui ont égale- ment pour conséquence de modifier la température de sortie de la barre, et de leur adapter la vitesse d'extrudage de manière à obtenir la plus forte production possible.
Il est notamment possible lors de l'extrudage progressif dans des presses d'ex- trudage horizontales d'obtenir dans la première partie de l'opé- ration d'extrudage de fortes augmentations de la vitesse et par conséquent une réduction de la durée de l'opération, ce qui n'était pas, faute de prescriptionsutiles, réalisable: jusqu'à présent sans danger de provoquer des criques et de devoir re- buter la barre. De la même manière il est possible sans diffi- cultés de se conformer aux fluctuations de la température du lingot ou de la machine qui peuvent se produire en service, de telle manière que malgré ces fluctuations on obtienne la vitesse de compression maximum et par conséquent la production la plus élevée possible.
Il est avantageux de choisir pour la température d'extrudage une température se rapprochant étroitement de la température de brûlure de l'alliage à extruder, car des essais ont montré, que précisément la dernière zone de hautes tempé- ratures permet d'obtenir des accroissements relativement impor- , tantes de la vitesse d'extrudage. Ainsi pour une température d'introduction des lingots de 480 C par exemple on a obtenu une vitesse de sortie de la barre d'environ 1,0 m/min à une tempé- rature de sortie de la barre de 420 C, une vitesse d'environ
1,5 m/min à une température de sortie de 450 C et une vitesse d'environ 2,4 m/min à une température de sortie de 470 C infé- rieure d'environ 20 C à la température de brûlure de l'alliage considéré.
Pour une température d'introduction des lingots de 3900 les' vitesses de sortie de la barre étaient de 1,0 m,,
2,5 m et 3,8 m/min respectivement à des températures de sortie de la barre de 380, 450 et 470 C. En outre la comparaison de ces essais montre qu'au point de vue de la production il est avantageux de choisir une faible température d'introduction des lingots, la limite inférieure étant évidemment donnée par la capacité de production de la presse d'extrudage.
Il est évidemment nécessaire dans l'application des règles établies par l'invention de déterminer par le cal- cul l'endroit de la périphérie de la barre où la température de sortie de cette dernière doit être mesurée et à quel point on peut se rapprocher de la température de brûlure. Ceci est particulièrement indispensable lorsqu'il s'agit de profilés qui présentent des sections transversales de formes très dif- férentes et pour lesquels les températures locales de sortie des barres de la matrice sont également différentes. On doit alors autant que possible déterminer'par tâtonnement la tem-
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pérature maximum dans la section et l'utiliser dans la conduite de l'opération d'extrudage.
Par exemple il est possible qu'aux endroits de forte épaisseur d'un tel profilé on trouve encore immédiatement après la sortie de la matrice une température in- férieure à la température de brûlure tandis qu'a l'endroit d'une âme de faible épaisseur il se forme déjà des criques. Il est aus- si parfaitement possible qu'immédiatement au-delà de la matrice la température de cette àme de faible épaisseur soit également inférieure à la température de brûlure par suite de la forte transmission de chaleur à l'air froid ambiant. La formation des criques doit alors être attribuée au fait que la température de brûlure dans la matrice est dépassée, car il se produit dans cette âme de faible épaisseur une déformation extraordinai- rement forte et par conséquent aussi une augmentation de la tem- pérature.
On doit alors dans des cas semblables donner à la tem- pérature de sortie des barres utilisée pour la conduite de l'opé- ration d'extrudage, une valeur convenablement réduite.
Il suffit dans le cas le plus simple, de mesurer la température de sortie de la barre extrudée, pendant l'extru- dage, à de courts intervalles de temps par exemple à l'aide d'un pyromètre à fiche et d'augmenter ou de diminuer en consé- quence la vitesst d'extrudage.
Il vaut mieux mesurer d'uneamnière continue la température de sortie de la barre, par exemple à l'aide d'un couple thermoélectrique reposant, glissant ou roulant sur la barre immédiatement après la matrice et transmettre ces mesures sur un appareil indicateur placé devant le conducteur de la presse, de manière que ce dernier puisse, au cas où la température reste en-dessous de la température voulue ou la dépasse, actionner la soupape de distribution de la presse dans le sens requis pour une augmentation ou une diminution de la vitesse.
Il est particulièrement avantageux de faire le contrôle de la vitesse d'extrudage automatiquement. Dans ce but on prend la température de sortie de la barre directement après sa sortie de la matrice au moyen d'un instrument mesurant la température d'une façon continue par exemple un couple thermoélectrique, qui agit sur un appareil indicateur à l'aide duquel la température d'extrudage est maintenue dans la zone des fluctuations admissibles par des butées tandis que l'alliage et la forme du produit extrudé sont réglés d'une manière corres- pondante.
Si la température de la barre s'abaisse ou s'élève pour atteindre la limite intérieure ou la limite supérieure de la zone des températures admises, des dispositifs fonctionnent pour modifier la commande de la presse d'extrudage et par suite la vitesse d'extrudage de manière que la température de la barre reste dans la zone désirée des températures admises.
Les résultats obtenus par le procédé suivant l'in- vention sont exposés ci-dessous à l'aide d'un exemple en com- paraison de ceux de 1'.ancien procédé.
Des lingots d'environ 290 mm. de diamètre en un alliage comportant environ 3% Cu, 1,5% Mg, 0,5% Mn et le restant d'aluminium, aves ses impuretés habituelles, notamment environ 0,3% Fe et Si, ont été*soumis à l'extrudage à un degré de pres- sion de 81% de manière à être transformés en une barre ronde de 80mm de diamètre.
Suivant l'ancien procédé on obtenait pour une tell-
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pérature de 420 C à l'admission du lingot et une vitesse d'ex- trudage moyenne de 1,3 m/min, une barre ronde de 10 m. de long pour une durée d'extrudage de 7,7 min. (y compris la période de démarrage). Les vitesses d'extrudage réelles étaient alors de 1,3 m/min environ au début de l'opération, de 1,35 m/min environ au milieu et de 1,4 m/min. environ à la fin et les températures de sortie de la barre de 440, 450 et 460 C. Si pour la même température d'introduction du lingot la barre ex- trudée était produite à une vitesse d'extrudage constante de 1,4 m/min.. la durée de l'extrudage était de 7,3 min.
Les tem- pératures à la sortie de la barre étaient alors de 440, 455 et de 465 C au début, au milieu et à la fin de l'opération d'extru- dage. Dans le procédé suivant l'invention, pour la même tempé- rature à l'introduction du lingot la vitesse d'extrudage a été réglée de telle manière que la température à la sortie de la barre était d'environ 465 ¯ 5 C pendant toute la durée de l'opé- ration d'extrudage et restait uniforme. Pour'une barre de 10 m de long la durée de l'extrudage n'était que de 4 7 min.
La réduction de la durée de l'extrudage doit surtout être attribuée à l'accroissement de la vitesse d'extrudage au début et au mi- lieu de opération d'extrudage à 2,75 et 2,15 m/min. qu'on peut atteindre dans le procédé suivant l'invention; la vitesse d'extrudage moyenne s'établissait à environ 2,15 m/min.
Cette comparaison montre que la durée de l'extrudage dans le procédé suivant l'invention n'est que d'environ 60% de celle qui était nécessaire dans l'ancien procédé et même si on la compare à celle de l'extrudage à vitesse constante on constate qu'elle est d'environ 35% plus courte, c'est-à-dire qu'elle est d'environ 65% de la durée d'extrudage nécessaire dans ces conditions. '
REVENDICATIONS
1.- Procédé d'extrudage de métaux, spécialement de métaux légers tels que les alliages d'aluminium et les:
alliages de magnésium 1 haute résistance, caractérisé en ce que la vitesse d'extrudage est réglée en fonction de la température de la barre à sa sortie, de telle manière que lorsque la température de la barre immédiatement après sa sortie de la matrice descend en-dessous d'une température de sortie déter- minée, la vitesse d'extrudage augmente, tandis que lorsqu'elle dépasse cette température déterminée la vitesse d'extrudage di- minue, de telle sorte que la température de la barre immédiate- ment après la sortie de la matrice reste toujours aussi cons- tante' que possible.