La présente invention a trait au domaine de l'extrusion de maté-
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la surface du matériau, ainsi qu'un appareil de mise en oeuvre et les applications de ce procédé:, notamment pour la fabrication de fils métalliques de
très faible section.
Un certain nombre de techniques sont utilisas depuis longtemps
pour l'extrusion de matériaux de natures diverses. Dans le cas, par exemple, de la fabrication de fils métalliques fins de diamètre compris entre quel- ;
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plusieurs millimètres de diamètre, on fait passer la matière première dans une série de filières de diamètres successifs décroissants jusqu'à obtention :
du diamètre final souhaité. C'est ainsi que, pour le tréfilage du cuivre, une machine destinée à l'obtention d'un fil de 0,02 mm de diamètre à partir d'un
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coût élevé de mise en oeuvre de telles machines, il faut noter que les opé-
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du fil à pointe spécialement effilée dans chaque filière de la série jusqu'à . obtention de longueurs suffisantes pour enroulement sur les cabestans, sont extrêmement longues et délicates. En outre, le diamètre des filières successives doit être précis, la tolérance admise étant par exemple de 0,001mm
pour un fil de'0,01 à 0,02mm. Enfin, du fait des frottements du métal au
sein de chaque filière, il se produit fréquemment des ruptures de fil en
aval de la filière ce qui entraîne des pertes de temps et de matériau.
L'invention permet d'obvier à l'ensemble des inconvénients cidessus en substituant à la technique de tréfilage, actuellement utilisée,
un nouveau procédé d'extrusion dont la mise en oeuvre est extrêmement aioée
et qui permet, grâce 8 l'appareillage très simple employé, de diminuer par
un facteur de plusieurs unités le coût des installations conventionnelles
de tréfilage .
Certes, divers procédés d'extrusion de fils fins ont été proposés à ce jour, notamment par utilisation de techniques dites de filage hydrostatique, mais aucune ne permet apparemment de produire une longueur indéfinie de fil extrêmement fin (de diamètre compris entre un et quelques dixièmes ou centièmes de millimètre) à une vitesse élevée (de l'ordre de plusieurs dizaines de mètres par seconde), laquelle est généralement requise
cr pour que la fabrication soit économiquement rentable.
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proposant un procédé et un appareillage qui permettent, � l'aide d'un seul outil-filière, d'obtenir directement un fil fin de longueur indéfinie par prélèvement de la matière à extruder uniquement à la surface d'une provision dont la forme et les dimensions peuvent varier à l'infini.
Le nouveau procédé selon l'invention est essentiellement ca-
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défilement devant la filière ayant pour effet d'entretenir une pression méca-
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superficielle d'un matériau dont la forme et les dimensions peuvent varier à l'infini, la filière délivrant directement, en une seule pha3e, un fil continu du calibre désiré et de longueur indéfinie.
Selon une caractéristique principale, l'effet de pression locale entretenu dans la matière par son mouvement de défilement devant la filiè re, le prélèvement de cette matière effectué exclusivement dans la couche su-
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l'infini, et l'extrusion par l'orifice de la filière d'un fil de longueur in-. définie, sont obtenus simultanément et instantanément à l'aide d'un môme outil monobloc comportant notamment l'orifice de la filière.
Dans le procédé, le matériau servant de provision et qui défile ou se trouve en rotation à grande vitesse devant ot contre le dispositif à filière, peut revêtir diverses formes. Par exemple, il peut s'agir d'un cylindre, massif ou à revêtement superficiel d'une matière à extruder; dans ce cas, le cylindre est mis en rotation et la filière se déplace sur la surface de ce cylindre, ' . le prélèvement de matière s'effectuant alors selon une trajectoire hélicoïdale sur ladite surface. La provision peut également avoir une forme allongée telle que fil, tige, barre, ruban ou analogue, ou encore une forme plane telle que plaque, tôle, etc..et, dans ces cas, le prélèvement se fait soit selon une ou plusieurs génératrices soit selon une trajectoire quelconque, la filière restant fixe.
Selon une variante du procédé précité, la provision reste fixe alors que la filière de prélèvement se déplace autour ou le long de cette provision.
En pratique, un dispositif selon l'invention remplissant le fonctions précitées comporte, outre des moyens connus jour faire tourner ou défiler le matériau à extruder :
a) un outil-filière monobloc généralement usiné dans un diamant, appliqué <EMI ID=10.1>
et présentant une pente d'engagement par rapport à celui-ci: au moins un orif:
ce calibré de section transversale correspondant à celle du fil à obtenir et dont l'axe est sensiblement orthogonal à la face frontale; et, immédiatement en aval. de l'orifice calibré, au moine un talon ou beo en saillie destiné à pénétrer dans la matière à extruder en la repoussant devant lui et la forçant à s'écouler dans ledit orifice.
b) Des moyens, de type connu, pour réceptionner le fil de faible section obtenu sur bobines, après passage dans un accumulateur-régulateur de tension mécanique.
Au cours de l'opération d'extrusion, la face frontale de l'outil,qui présente une pente d'engagement par rapport à la provision, est fortement appliquée, par pression mécanique, sur la surface de la provision et cette dernière, en mouvement comme dit ci-dessus, défile en glissant OU}' 1 frontale suivant une direction et un sens tels que la surface de la provisior. rencontre le talon ou bec immédiatement en avalde l'orifice calibré. La pression d'appui est maintenue à une valeur suffisante pour que..le talon pénètre entièrement dans la provision. Lors du mouvement de glissement relatif entre l'outil et la provision, le talon repousse la matière devant lui. Cette ma-
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talon, tout particulièrement en amont de ce dernier, mais la pression exerce dans cette zone par la face frontale de l'outil s'oppose à ce gonflement. Ai:
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voisinage de l'orifice calibré de la filière et, lorsque cette pression atteint une valeur suffisante, la matière s'écoule par l'orifice Boue forme d'un fil continu.
L'outil eat conçu généralement, et tout particulièrement
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tant tel que par exemple le diamant, comme cela est le cas pour le filière: connues des machines à tréfiler, Le talon qui, dans l'outil, sert à prélevai la matière en incisant à grande vitesse la surface de la provision., constiti partie intégrante de la filière et peut avoir toute conformation adéquate
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'surface d'une provision en matériau dur, par exemple un métal.
En pratique, la filière peut comporter un seul orifice d'extrusion et, en aval et à proximité de celui-ci, un seul talon en saillie de la face frontale d'appui sur la provision. Toutefois, selon une variante, l'outil peut être conçu pour avoir plusieurs orifices calibrés, soit immédiatement au-dessus d'un beo de prélèvement, eoit répartis entre plusieurs bacs, de façon à produire simultanément plusieurs file de marne diamètre ou de diamètres différents.
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me 'par exemple le métal, est prélevée uniquement à la surface de la provision, cette dernière ne peut être, à priori, entièrement transforme en fil. Pour obvier à cet inconvénient qui pourrait, dans certains cas,compromettre la rentabilité de l'opération, il est possible d'accroître la proportion de provision transformable, soit en faisant travailler simultanément plusieurs outils-filières sur une même provision, soit en effectuant plusieurs opérations successives de prélèvement sur une même provision, ou encore en combinant
les deux méthodes ci-dessus.
Comme dit ci-dossus, la forme et les dimensions du matériau utilisé à titre de provision peuvent varier à l'infini, ainsi d'ailleurs que la section du fil obtenu, selon la forme préalablement choisie pour l'orifice de la filière. C'est ainsi par exemple que, dans le cas de l'extrusion du cuivra, on peut obtenir directement en une seule passe, un fil de cuivre de
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tion circulaire' d'environ 0,15mm de diamètre, soit un ruban, soit un fil de section circulaire aplatie par éorasement, soit une billette cylindrique de diamètre quelconque, soit une tôle ou plaque, soit toute autre forme de matière première.
Un intérêt particulièrement notable du procédé selon l'invention réside dans le fait que, le fil étant prélevé à la surface de la provision, il est possible de recouvrir préalablement un support quelconque en matériau dur tel que céramique, carbure; métallique ou analogue, par un dépôt du matériau à extruder réalisé par électrolyse, par sublimation sous vide, ou par tout autre procédé; le fil étant ensuite prélevé uniquement dans l'épaisseur de ce revêtement. Cette méthode permet de produire économiquement un- fil de grande pureté, possédant d'excellentes caractéristiques métallurgiques et présentant un minimum de risques de défauts générateurs de rup-
<EMI ID=17.1> partir de provision sous forme de plusieurs cylindres en matériau dur, disposés en rotation sur tourniquet de façon à être soumis successivement aux opérations de cuivrage - rinçage, essorage - prélèvement du fil - dégraissage - rinçage, essorage - décuivrage puis recuivrage, et ainsi de suite selon un cycle continu. Bien entendu, dans la mise en oeuvre d'une telle application, le revêtement métallique superficiel sur support en matériau dur peut être obtenu par toute autre méthode que par électrolyse, par exemple en utilisant des procédés de dé-
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technique 'connue .
Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'invention dans le cas où la provision de départ est constituée par un fil, par exemple métallique, d'assez gros diamètre, il est particulièrement avantageux de faire défiler en continu ce fil, entraîné à grande vitesse sur un ensemble bobinoirdévidoir, devant l'outil-filière en prenant appui, en face da celui-ci, sur un cylindre rotatif en matériau dur. Selon un perfectionnement de cette mise en oeuvre, ce cylindre peut avantageusement posséder sur ea surface une rainure ou cannelure circulaire tenant lieu de guide pour le fil. A sa sortie de lA ou des filières, le fil est rebobiné sous une tension suffisante pour que l'effet conjugué de cette tension et de l'appui sur le cylindre tournant garantisse
un défilement à vitesse régulière.
L'invention sera mieux comprise par la description, à titre illustratif d'une part, d'un outil-filière selon les caractéristiques suadé-
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brièvement représentés sur les figures 2 et 3 et qui feront l'objet d'exemples de réalisation.
Comme on peut le voir sur la figure 1 A, l'outil-filière 5 comprend essentiellement : une face frontale lisse 1 présentant une légère pente d'engagement par rapport au matériau-provision; un orifice calibré 2 dont l'axe est sensiblement orthogonal par rapport à la face frontale; et un bec ou talon 3, qui déborde de la face frontale et est situé au voisinage immédiat de l'orifice 2. Pour effectuer l'opération d'extrusion, on fait tourner ou défiler le matériau-provision 4 devant l'outil en appliquant fortement la face frontale 1 sur la surface 4. Lors de son déplacement selon la flèche F, la surface de la provision 4 (par exemple du métal) rencontre le talon 3 immédiatement en aval de l'orifice 2. La pression d'appui de 1 sur la surface de 4
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sion 4. Lors du mouvement de glissement relatif entre l'outil et la provieion,
a( . le talon repousse le métal devant lui. Ce métal,..qui tend à provoquer une déformation de la surface, contrariée par la pression'd'appui exercée par la <EMI ID=21.1>
de l'orifice calibré 2. Quand cette pression atteint une valeur suffisante,
le métal s'écoule par 2 sous forme d'un fil continu 6.
Selon une variante représentée Fig. 1 B, la face avant du talon 3 de l'outil 5peut être usinée en même temps que la face frontale 1 et en prolongement de celle-ci. Dans ce cas, la pente d'engagement doit être assez importante pour conférer au talon 3 une profondeur de pénétration suffi- sante. Cette pente d'engagement est désignée sur la fig.1 B par l'angle alpha, ; mais il s'agit d'une représentation simplifiée car la face frontale 1 n'est pas nécessairement plane.
Selon la variante d'exécution déjà citée, c'est l'outil-filière qui peut se déplacer autour ou le long de la provision qui, elle, reste fixe.
Bien entendu, pour refroidir et améliorer les conditions
de travail de l'outil-filière, il peut âtre nécessaire de procédera une lubrification adéquate, selon tous moyens connus,
Exemples de réalisation.
En désignant par Lp la longueur de la trajectoire parcourue par l'outil-filière à la surface de la provision et par Lf la longueur correspondante du fil produit, on peut définir le rendemant linéaire de production sous forme- de R a Lf/Lp. Ce rendement est fonction de nombreux paramètres tels que la forme et les dimensions de l'outil-filière, la pression
/du fil d'appui de cet outil, la nature et la section/ extrudé, la vitesse de glisse-
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la lubrification, etc.. !
En pratique, dans la mise en oeuvre du procédé de l'inven- tion, R est souvent compris entre 0,5 et 2 mais il peut atteindre des valeurs beaucoup plus élevées. Dans les exemples qui suivent, qui concernent la pro- j
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Exemple 1 -
Cet exemple illustre un mode de prélèvement de fil de cuivre au sein d'un dépôt électrolytique superficiel préalablement effectué sur
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ou le cylindre tourne dans le sens de la flèche 9.
L'outil-filière 10 (dont la structure eet identique à celles
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court celui-ci dans le sens de la flèche 11. Il prélève dans l'épaisseur du dépôt 8 un fil de cuivre 12 en suivant sur le cylindre une trajectoire héli-
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14 de tension mécanique,. de typo connu, avant de s'enrouler sur une bobine réceptrice 15.
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du fil produit est également de 10.000 mètres, ce qui correspond environ à
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ration était d'environ dix minutes.
Après consommation de la provision constituée par le dépôt électrolytique 8, on a retiré le cylindre de la machine, puis on a soumis celui-ci aux opérations de dégraissage, rinçage, essorage, décuivrage électrolytique, recuivrage, rinçage, essorage; ensuite, le cylindre a été replac
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Dans une installation telle que celle décrite ci-dessus, on peut produire au minimum 150 g, soit 50 km/heure, d'un fil de cuivre de haute qualité avec un seul outil-filière. Un seul opérateur sana habileté
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sus fonctionnant en parallèle.
Exemple 2 -
Cet exemple illustre un mode de prélèvement de fil de cuivr à la surface et suivant uns génératrice, d'un fil-provision en cuivre écroui de 0,15 mm de diamètre et il se réfère au schéma simplifié de la figure 3.
Un ensemble dévidoir 16 - bobinoir 17, à tension de fil
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à la vitesse d'environ 1.000 mètres par minute. En face de l'outil 19, le fi provision s'appuie sur un cylindre tournant 20, en matériau dur, présentant
<EMI ID=34.1> L'effet combiné de l'appui du fil sur le cylindre 20 et de la tension de rebc binage en 17 assure un défilement de la provision à vitesse régulier" devant l'outil 19.
Selon un perfectionnement, on peut aplatir le fil prov:
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blement le rendement linéaire R.
Comme dans l'exemple 1, le fil fin 22, obtenu directeme:
avec un diamètre de 0,02 mm, traverse un dispositif accumulateur-régulateur de tension mécanique 23 avant de s'enrouler. sur la bobine réceptrice 24.
Dans ces conditions opératoires, pour R a 1, la produc-
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lière peut conduire plusieurs machine semblables fonctionnant simultanément
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation et application suadécrites et peut être mise en oeuvre pour la production de divers types de fils, métalliques ou autres, selon diverses variantes empruntant les caractéristiques principales énoncées ci-dessus et dans les revendications. Elle permet de réaliser des fils de faible section
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par exemple en magnésium, titane, etc. Enfin, compte-tenu de l'obtention di'
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tion présente un rapport de coûts extrêmement favorable par rapport aux pro cédés de tréfilage actuellement utilisés.
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1. Procédé d'extrusion d'un matériau en fils de très faible section par passage
forcé de la matière à extruder dans l'orifice d'une filière, caractérisé en
ce que la matière est animée d'un mouvement de défilement devant la filière
ayant pour effet d'entretenir une pression mécanique localisée en amont et
au voisinage de l'orifice de la filière, et en ce que cette matière est pré-
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riau dont la forme et les dimensions peuvent varier à l'infini, la filière délivrant directement, en une seule phase, un fil continu du calibre désiré
et de longueur indéfinie.