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PERFECTIONNEMENT AU PERCAGE A CHAUD DES METAUX.
La présente invention concerne le perçage à chaud de billet- tes métalliques, au moyen d'un mandrin soumis à l'action d'une presse, notamment en vue de la préparation d'ébauches pour le filage de tubes par extrusion à chaud.
Le perçage à chaud des billettes destinées à la fabrication des tubes s'effectue généralement dans un conteneur cylindrique, sur des pièces de section carrée dont la surface est calculée de manière qu?au cours de l'opération de perçage la billette conserve une longueur sensi- blement constante. Les efforts mis en jeu sont alors relativement fai- bles et proviennent essentiellement de la déformation du métal dans un. plan perpendiculaire à l'axe de perçage.
Une autre méthode consiste à utiliser des billettes rondes dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur à celui du conteneur.
La déformation s'effectue alors à la fois perpendiculairement et parallè- lement à l'axe de perçage. Les efforts nécessaires pour effectuer le tra-. vail sont encore relativement faibleso
Dans les deux cas, les efforts de frottement le long des pa- rois du conteneur sont peu importants et l'usure de la partie travaillante du mandrin de pergage n'est pas rapide.
Ces procédés présentent par contre l'inconvénient de donner fréquemment des trous excentrés par suite des jeux qu'il est nécessaire de prévoir pour permettre l'introduction de la billette dans le conteneur.
Un autre procédé consiste à comprimer la billette, ronde, car- rée ou de forme quelconque, dans le conteneur avant d'effectuer l'opéra- tion de perçage. Ce procédé donne des perçages remarquablement centrés,
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mais son application se heurte à des difficultés de lubrification du nez de mandrin de perçage, par suite de l'augmentation notable des efforts mis en jeu,due à la compression préalable qui fait croître les frottements du métal déformé contre les outillages. Ces difficultés ont empêché le déve- loppement industriel de ce procédé.
Pour diminuer ces difficultés, on a essayé d'améliorer la lu- brification du nez de mandrin en vue de réduire les efforts nécessaires au perçage et l'usure de l'outillage. C'est ainsi que l'on a proposé d'utili- ser, comme lubrifiant, une substance capable de fondre au moins partielle- ment sous l'effet de la chaleur de la billette, tout en restant visqueuse et, notamment, du verre qui peut être mis en oeuvre par exemple sous forne de plaque, poudre ou fibre interposée entre le nez de mandrin et la bil- lette, ou sous forme de voile de verre enveloppant la billette.
On a aussi proposé de donner au nez de mandrin de perçage des formes particulières, notamment ogivales ou en calotte sphérique.
La mise en oeuvre des lubrifiants ci-dessus rappelés a permis d'améliorer notablement le centrage du trou percé dans les bllettes et de diminuer sensiblement les efforts mis en jeu. Toutefois, lors de la pénétration du mandrin dans la billette, les produits lubrifiants tendent à être refoulés par le nez de mandrin et à s'échapper en majeure partie, dès le début de l'opération, sur les côtés du mandrin, l'efficacité des dits produits se trouvant ainsi considérablement diminuée.
La présente invention, due aux travaux de Mr Jacques SEJOUR- NET, permet de remédier à cet inconvénient, grâce à l'utilisation d'un nez de mandrin présentant une surface frontale concave.
L'invention est décrite plus en détail ci-après avec référen- ce au dessin annexé, dans lequel
Figs. 1, 2, 3, 4, 5 et 6 sont des vues en élévation de profils de divers types de nez de mandrin habituellement utilisés pour le perçage à chaud des métaux en billettes;
Fig. 7 et 8 sont des vues en coupe longitudinale de deux exem- ples de réalisation de nez de mandrins conformes à l'invention;
Fig. 9 est ùne vue schématique, en coupe longitudinale, d'une billette en cours de perçage conformément à l'invention.
Ainsi qu'il est représenté aux figs.l à 6, on a proposé des formes très diverses pour les nez de mandrin destinés au perçage à chaud de billettes métalliques, en vue de réaliser des conditions opératoires les meilleures possibles. C'est ainsi que les nez de mandrin connus peu- vent être côniques (fig. 1), avec un angle au sommet plus ou moins aigu ou obtus, hémisphériques (fig. 2), ovoides (fig. 3) et plus ou moins al- longés, en calotte sphérique (fig. 4), ou encore à surface frontale plane, le nez ayant alors un diamètre constant sur toute sa hauteur (fig. 5) ou présentant une section rétrécie vers l'arrière (fig. 6). Les formes représentées aux figs. 3 à 6 sont celles qui ont été récemment les plus utilisées.
Cependant, ces formes n'ont pas donné complète satisfaction, même lorsqu'on utilisait de façon concomittante, un lubrifiant constitué par une substance fondant au moins partiellement tout en restant visqueuse à la température de l'opération de perçage, par exemple du verre.
Les nez de mandrin conformes à l'invention présentent (figs.7 et 8) un corps cylindrique 1, dont le diamètre est égal à celui du trou à percer, muni d'un moyen de fixation, par exemple d'une queue 2 permet- tant son assujettissement au mandrin proprement dit et une surface fron- tale dans laquelle est ménagée une cavité de peu de profondeur. Cette cavité peut être par exemple en forme de calotte sphérique, ainsi qu'il est représenté en 3, à la fig. 7, ou présenter un méplat, ainsi qu'il est
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représenté en 4 à la fig. 8.
Pour procéder au perçage d'une billetté dé métal 5 (fig.9), celle-ci est placée,.de la façon usuelles dans un conteneur cylindrique 6 reposant sur une plaque de base 7. -Le nez de mandrin 1 est assujetti'par' sa queue 2 sur le mandrin 8 actionne.par des moyens,, par exemple hydrauli- ques, non représentés.
Au début de l'opération,on place le lubrifiant, par exemple du verre sous forme de plaque, poudre ou fibre, sur la billette 5, logée dans le conteneur 6, On approche ensuite le nez de mandrin 1 de la billet- te. Celui-ci découpe dans le lubrifiant une rondelle de même diamètre, que l'on pousse au travers de la billette. Au fur et à mesure que l'opéra- tion avancesous l'influence de la chaleur et de la pression,le lubri- fiant 9 fond partiellement et s'écoule constamment le long du nez de man- drin 1, en recouvrant d9une couche lubrifiante 9a la surface intérieure du trou percé'.
L'expérience montre quedans ces conditions, le perçage né- cessite un effort nettement moindre que par les méthodes connues, que les trous obtenus sont bien centrés et que 1?usure du nez de mandrin devient négligeable, les résultats étant encore meilleurs si 19on prend soin de lubrifier les parois du conteneur, préalablement à l'introduction de la billette, au moyen de sels ou d'un voile de verre, fondant à la tempéra- ture de l'opération tout en restant visqueux.
L'invention s9applique particulièrement bien en combinaison avec la compression préalable de la billette, procédé qui, employé seul, s'était révélé inutilisable jusqu'à ce jour.
A titre d'exemple, on a procédé au perçage de lingots d'a- cier demi-dur ayant, avant et après perçage dans un conteneur approprié, les dimensions suivantes Avant perçage Diamètre extérieur 180 mm.
Longueur 400 mm.
Après perçage Diamètre extérieur 185 mm,
Longueur 465 mm.
Alésage 80 mm.
On a utilisé, toutes choses égales par ailleurs - Dans une première opération un nez hémisphérique conforme à la figure 2; - Dans une deuxième opération, un nez concave conforme à la figure 7.
Dans la première opération le nez était hors d'usage après le pergage d'une billetteo La surface hémisphérique était fortement érodée.
Dans la deuxième opération, le nez a percé vingt lingots sans retouches. Il a alors été légèrement nettoyé au papier de verre et a per- cé une nouvelle série de vingt lingots. Après quoi il était encore par- faitement utilisable.
Tous les lopins percés par le procédé conforme à l'invention présentaient un excentrage inférieur à un millimètre.
REVENDICATIONS.
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PERFECTION IN THE HOT DRILLING OF METALS.
The present invention relates to the hot drilling of metal tickets, by means of a mandrel subjected to the action of a press, in particular for the preparation of blanks for the extrusion of tubes by hot extrusion.
The hot drilling of billets intended for the manufacture of tubes is generally carried out in a cylindrical container, on pieces of square section, the area of which is calculated so that during the drilling operation the billet maintains a length sensi - hardly constant. The forces involved are then relatively low and come essentially from the deformation of the metal in a. plane perpendicular to the drilling axis.
Another method is to use round billets with an outside diameter slightly smaller than that of the container.
The deformation then takes place both perpendicularly and parallel to the drilling axis. The efforts required to perform the tra-. vail are still relatively weak o
In both cases, the friction forces along the walls of the container are not great and the wear of the working part of the drill chuck is not rapid.
On the other hand, these methods have the drawback of frequently giving eccentric holes as a result of the clearances which it is necessary to provide to allow the introduction of the billet into the container.
Another method is to compress the billet, round, square, or any shape, in the container prior to performing the piercing operation. This process gives remarkably centered holes,
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but its application comes up against difficulties in lubricating the nose of the drill chuck, as a result of the notable increase in the forces involved, due to the prior compression which increases the friction of the deformed metal against the tools. These difficulties have prevented the industrial development of this process.
To reduce these difficulties, attempts have been made to improve the lubrication of the chuck nose in order to reduce the forces required for drilling and the wear of the tool. Thus it has been proposed to use, as lubricant, a substance capable of melting at least partially under the effect of the heat of the billet, while remaining viscous and, in particular, of glass. which can be used, for example, in the form of a plate, powder or fiber interposed between the mandrel nose and the ball, or in the form of a glass veil enveloping the billet.
It has also been proposed to give the nose of the drilling mandrel particular shapes, in particular ogival or in a spherical cap.
The use of the lubricants recalled above has made it possible to significantly improve the centering of the hole drilled in the barrels and to significantly reduce the forces involved. However, when the mandrel enters the billet, the lubricating products tend to be pushed back by the mandrel nose and to escape for the most part, from the start of the operation, on the sides of the mandrel, the effectiveness of said products thus being considerably reduced.
The present invention, due to the work of Mr Jacques SEJOURNET, makes it possible to remedy this drawback, thanks to the use of a mandrel nose having a concave front surface.
The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which
Figs. 1, 2, 3, 4, 5 and 6 are side elevation views of various types of mandrel nose commonly used for hot drilling of billet metals;
Fig. 7 and 8 are views in longitudinal section of two exemplary embodiments of mandrel noses according to the invention;
Fig. 9 is a schematic view, in longitudinal section, of a billet being drilled in accordance with the invention.
As shown in figs.l to 6, very diverse shapes have been proposed for the mandrel noses intended for hot drilling of metal billets, with a view to achieving the best possible operating conditions. Thus, the known mandrel noses can be conical (fig. 1), with a more or less acute or obtuse apex angle, hemispherical (fig. 2), ovoid (fig. 3) and more or less elongated, in a spherical cap (fig. 4), or even with a flat frontal surface, the nose then having a constant diameter over its entire height (fig. 5) or presenting a section narrowed towards the rear (fig. 6) . The shapes shown in figs. 3 to 6 are the most recently used ones.
However, these forms have not given complete satisfaction, even when using concomitantly, a lubricant consisting of a substance which melts at least partially while remaining viscous at the temperature of the drilling operation, for example glass.
The mandrel noses according to the invention have (figs. 7 and 8) a cylindrical body 1, the diameter of which is equal to that of the hole to be drilled, provided with a fixing means, for example a shank 2 allows - both its attachment to the mandrel itself and a front surface in which a shallow cavity is provided. This cavity may for example be in the form of a spherical cap, as is shown at 3, in FIG. 7, or present a flat, as is
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shown at 4 in FIG. 8.
To proceed with the drilling of a billet metal 5 (fig. 9), the latter is placed, in the usual manner in a cylindrical container 6 resting on a base plate 7. -The mandrel nose 1 is secured ' by 'its tail 2 on the mandrel 8 actuates by means, for example hydraulic, not shown.
At the start of the operation, the lubricant, for example glass in the form of a plate, powder or fiber, is placed on the billet 5, housed in the container 6. The mandrel nose 1 is then brought closer to the billet. This cuts a washer of the same diameter from the lubricant, which is pushed through the billet. As the operation proceeds under the influence of heat and pressure, the lubricant 9 partially melts and constantly flows along the chuck nose 1, covering with a lubricating layer. 9a the inner surface of the drilled hole '.
Experience shows that under these conditions the drilling requires a markedly less effort than by the known methods, that the holes obtained are well centered and that the wear of the mandrel nose becomes negligible, the results being even better if one takes care should be taken to lubricate the walls of the container, prior to the introduction of the billet, by means of salts or a glass veil, melting at the temperature of the operation while remaining viscous.
The invention is particularly applicable in combination with the prior compression of the billet, a process which, employed alone, had proved unusable to date.
By way of example, we carried out the drilling of semi-hard steel ingots having, before and after drilling in a suitable container, the following dimensions Before drilling External diameter 180 mm.
Length 400 mm.
After drilling Outside diameter 185 mm,
Length 465 mm.
Bore 80 mm.
We used, all other things being equal - In a first operation a hemispherical nose in accordance with FIG. 2; - In a second operation, a concave nose as shown in figure 7.
In the first operation the nose was out of use after the pergage of a billet. The hemispherical surface was strongly eroded.
In the second operation, the nose pierced twenty ingots without retouching. It was then lightly cleaned with sandpaper and pierced a new series of twenty ingots. After which it was still perfectly usable.
All the pieces drilled by the process according to the invention had an offset of less than one millimeter.
CLAIMS.
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