CA1057236A

CA1057236A - Method and apparatus for extruding small diameter wires__

Info

Publication number: CA1057236A
Application number: CA248,375A
Authority: CA
Inventors: Maurice Bastide
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-17
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1979-06-26

Abstract

L'invention concerne un nouveau procédé d'extrusion selon lequel la matière à extruder est prélevée en continu à la surface du matériau, ainsi qu'un appareil de mise en oeuvre et les applications de ce procédé. Le procédé consiste en un passage forcé de la matière dans l'orifice d'une filière et est essentiellement caractérisé en ce que la matière, soumise localement à une pression mécanique en amont et au voisinage de l'orifice d'une filière et alors qu'elle se trouve en mouvement par rapport à la filière ou vice versa, est prélevée régulièrement et uniquement en aval dudit orifice sur la surface du matériau, la filière délivrant directement, en une seule phase, un fil continu du calibre désiré. Application à la fabrication en continu de fils métalliques (par exemple en cuivre, magnésium, titane, etc.) de très faible section, par extrusion d'une provision sous forme de cylindre, fil, ruban, barre, feuille, plaque sous forme massive ou à revêtement métallique superficiel.The invention relates to a new extrusion method according to which the material to be extruded is continuously sampled from the surface of the material, as well as an apparatus for implementing it and the applications of this method. The method consists of a forced passage of the material into the orifice of a die and is essentially characterized in that the material, locally subjected to mechanical pressure upstream and in the vicinity of the orifice of a die and while qu 'it is in motion relative to the die or vice versa, is removed regularly and only downstream of said orifice on the surface of the material, the die directly delivering, in a single phase, a continuous wire of the desired gauge. Application to the continuous manufacture of metallic wires (for example copper, magnesium, titanium, etc.) of very small section, by extrusion of a supply in the form of a cylinder, wire, ribbon, bar, sheet, plate in solid form or with a metallic surface coating.

Description

La pré~ente invention a trait au domaine de l~extrusion de matériaux sou~ forme de ~ils continus par passage forc~ de la mati~re à extruder dans l~orifice d'une filière. Elle con-cerne tout spécialement un nouveau procédé d~extrusion selon le-~uel la matière ~ extruder est prélevée en continu à la surface du matériaut ainsi qulun appareil de mise en oeuvre et les applications de ce procédé, notamment pour la fabrication de fils métalliques de tr~s faible section.
Un certain nombre de techniques sont utilisées depuis longtemps pour llextrusion de matériaux de natures diverses.
Dans le cas, par exemple, de la fabrication de fils métalliques fins de diamètre compris entre quelques millièmes et quelques dizièmes de millimètres à partir de fils d~tun ou plusieurs mlllimètres de diamètre, on fait passer la mati~re premiare dans une série de filières de diamatres successifs décroissants ~usqulà obtention du diam~tre final souhaité. C~sst ainsi que, pour le tréfilage du cuivre, une machine destin~e à l~obtention dlun fil de 0,02 mm de diamatre à partir d~un fil de ba~e de 0,1 mm comporte au moins une vingtaine de filiares. Outre le côut élevé de mise en oeu~re de telles machines, il faut noter que les opération~ préliminaires, effectuées manuelle~ent~
i d~introductions successives du fil ~ pointe spécialeme~t effi-l~c dans chaque ~ re de la aérie ~usqu~ obten~ion de lon- ~ -~ucur~ ~u~ antes pour enroulement ~ur les cabestans, sont cxtr8me~ent lon~ue~ et delicates, En outre~ le diamètre des rill~res sucoe~3lves doit 8tre préoi3~ la tolérance admi~e é-tant par exemple de 0,001mm pour un ~il de 0,01 ~ 0~2 mm. En-du fait de3 frottements du m~tal au sein de chaque fili~re, ll ~e produit fr~quemment des ruptures de fil en aval de la flli~re ce ~ui entra~ne de~ pertes de temps et de matériau~
~lnvention permet dlobvier à l~ensemble des inconvé-nients ci-dessus en substituant ~ la technique de tréfilage, -1- ~1 `' ~ ~.

~ . ~ . . - . ....

~OS7Z36 actuellement utilisee, un nouveau procedé d'extruslon dont la mise en oeuvre est extrêmement aisee et qui permet, grâce a l'appareillage tres simple employé, de diminuer par un facteur de plusieurs unites le coût des installations conventionnelles de trefilage.
Certes, divers procédés d'extrusion de fils fins ont été proposés a ce jour, notamment par utilisation de techniques dites de filage hydrostatique, mais aucune ne permet apparem-ment de produire une longueur indéfinie de fil extremement fin (de diametre compris entre un et quelques diziemes ou centiemes de millimetre) ~ une vitesse élevee (de l'ordre de plusieurs dlzaines de metres par seconde), laquelle est généralement requise pour que la fabrication soit économiquement rentable.
L'invention apporte une solution a ce probleme tech-nique en proposant un procede et un appareillage qui permettent, à l'aide d'un seul outil-filière, d'obtenir directement un fil fin de longueur indefinie par prelèvement de la matière à extruder ; uniquement à la surface d'une provision dont la forme et les dimensions peuVent varier à l'infini.
`I 20 Le nouveau procéde selon l'invention est essentielle-ment caract~risé par le fait que l'on anime la provision de matière à extruder d'un mouvement de defilement devant la filière ayant pour efet de creer et d'entretenir une pression m~canique localisee en amont et au voisinage de l'orifice de ~ la filiare, et en ce que l'on pr~lève la matière ~ extruder ¦ ~guli~rement et exclusivement dans la couche superficielle de ladite provision, la filière délivrant directement, en une 9eule phase, un fil continu du calibre désire et de longueur ` indefinie.
.~ 30 Selon une realisation particulière, l'effet de pres-sion locale entretenu dans ladite provision par son mouvement de defilement devant la filière, le prelèvement de cette matière ., : .
~ - 2 -., .
., ~ , . .
: . .

105'7Z36 effectue exclusivement dans la couche superficielle de ladite provision et l'extrusion par l'orifice de la filière d'un fil de longueur indefinie, sont obtenus simultanément et instanta-nement a l'aide d'un même outil monobloc comportant l'orifice de la filiere.
Dans le procédé, le matériau servant de provision et qui défile ou se trouve en rotation a grande vitesse devant et contre le dispositif à filiere, peut revetir diverses formes. Par exemple, il peut s'agir d'un c~lindre, massif ou à revetement superficiel d'une matiere à extruder, dans ce cas, le cylindre est mis en rotation et la filiere se déplace sur la surface de ce cylindre, le prélevement de matiere s'effectuant alors selon une trajectoire hélicoidale 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, tole, etc. et, dans ces cas, le prélèvement se fait soit selon une ou plusieurs géneratrices soit selon une trajectoire quelconque, la filiere restant fixe.
Selon une variante du proc8dé precité, la provision reste fixe alors que la filiere de pr81evement se d~place autour ou le long de cette provision.
En pratique, un dispositif selon l'invention rem-plissant les fonctions pr~citees comporte:
- a) un outil-~ re monobloc generalement usiné dans un diamant, appl~qu8 sur la surface d'une provision de matière ~ e~truder e~ comprenant, d'amont en aval dans le sens du mou-vem~nt du mat~riau: une face frontale lisse destin8e a glisser ~ur ladite provision et presentant une pente d'engagement par rapport à celui-ci; au moins un orifice calibré de section ~:
t~ansversale correspondant a celle du fil à obtenir et dont l'axe est sensiblement orthogonal à la face frontale; et, ` ::

immediatement en aval de l'orifice calibre, au moins un talon ou .~ ..

~, ~ .: "

~057236 bec en saillie destine a penetrer dans ladite provision en repoussant la matière à extruder devant lui et la forçant à
s'~couler dans ledit orifice; des moyens pour deplacer ladite provision relativement à ladite filière, et b) des moyens, de type connu, pour receptionner le fil de faible section obtenu sur bobines, preferablement après passage dans un accumulateur-regulateur de tension mecanique.
Au cours de l'operation d'extrusion, la face frontale de l'outil, qui presente une pente d'engagement par rapport à
la provision, est fortement appliquee, par pression mecanique, sur la surface de la provision et cette dernière, en mouvement comme dit ci-dessus, defile en glissant sur la face frontale `
suivant une direction et un sens tels que la surface de la provision rencontre le talon ou bec immediatement en aval de l'orifice calibre. 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 matière d~placée tend à provoquer un gonflement de la surface au voisinage du talon, tout particulièrement en amont de ce dernier, mais la pression exercee dans cette zone par la face frontale de l'outil s'oppose à ce gonflement.
Ainsi, la matière soumise à une pression tr~s elev~e dans la zone situee au voisinage de l'orifice calibre de la filière et, j lors~ue cette pression atteint une valeur suffisante, la mati~re s'~coule par l'orifice sous forme d'un fil continu.
L'outil est ConQu ganeralement, et tout particulière-ment dans le ca5 de l'extrusion de fils metalliques, en un mat~xiau dur e-t r~sistant tel que par exemple le diamant, comme aela est le cas pour les filières connues des machines à
tr~filer~ Le talon qui, dans l'outil, sert ~ prelever la matière en incisant à grande vitesse la surface de la provision, constitue partie :, ~

int~grante de la fili~re et peut avoir toute conformation ad~-quate apte à supporter, sans usure excessive, un long travail de rainurag~ de la surface d'une provision en matériau dur, par exemple un m~tal.
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 8tre conçu pour avoir plusieurs orifices calibrés, soit immédiatement au-des-sus dlun bec de prélèvement, soit répartis entre plusieurs becs,de façon à produire simultanément plusieurs fils de même dia-m~tre ou de diam~tres dif~érents. ;~4 -Du fait que, selon le procédé de l~invention, la matière, comme par exemple le métal, est prélevée uniquement ~ la sur-face de la provision, cette dernière ne peut être, à priori, entièrement transformée en fil. Pour obvier à cet inconvénient qui pourrait, dans certains cas, compromettre la rentabilité
de llopération, il est possible d~accro~tre la proportion de provision transformable, soit en faisant travailler ~imultané-ment plusieurs outils-filières sur une m8me provision, soit en effeotuant plusieurs op~rations successives de prél~vement ~ur une même provision, ou encore en combinant les deux m~thodes ci-dessus.
Comme dit ci-dessus, la forme et les dimensions du ma-t~riau utllisé ~ titre de provision peuvent varier à l~infini, ainsl d~ailleurs quc la section du ~il obtenu, selon la forme pr~alablement ohoisie pour l~ori~ice de la filière. C~,est ainsi par exemple que, dans le cas de l~extruslon du cuivre, on peut obtenir directement en une seule passe, un fll de cuivre de i 30 0~02mm de dlamatre, en utilisant, ~ titre de provision, soit ~ un fil de section circulalre d~environ 0,15mm de diam~tre, soit ; un ruban~ soit u~ fil de section circulaire aplatie par écra-; _5_ .

sement~ soit une billette cylindrique de diam~tre quelconque, soit une t~le ou plaque, soit toute autre forme de matière première.
Un intérêt particuliarement notable du procéd~ selon llinvention réside dans le fait que, le fil étant pr~levé à la surface de la provision, il est po3sible de recouvrir préala-blement un support quelconque en matériau dur tel que céramique, carbure métallique ou analogue~ par un dépôt du matériau à ex-truder réalisé par électrolyse, par sublimation sous vide, ou par tout autre procédé; le fil étant ensuite prélevé uniquement dans llépaisseur de ce revêtement. Cette méthode permet de pro-duire économiquement un fil de grande pureté, poss~dant d~ex-cellentes caractéristiques métallurgiques et présentant un minimum de risques de défauts générateurs de ruptures. Ainsi, selon une application particulière de l'invention, il est possible de fabriquer en continu des fils métalliques, par exemple en cuivre, à partir de provision sous forme de plusieurs cylindres en ma-t~riau dur, disposés en rotation sur tourniquet de façon à etre ~ownis successivement aux opérations de cuivrage - rinçage, s~80rage - pr~lèvement du fil - dégraissage - rinçage, essorage -d~cuivrage puis recuivrage, ct ainsi de suite selon un cycle continu. Bien entendu, dans la mise en oeuvre d~une telle ap-plication, le rev8tement métallique super~iciel sur support en matériau dur pcut ~tre obtonu par toute autre methode que par ~1CGtrO1Y~ par exemple on utilisant des procédés de dép8ts oh~mique~ en ef~ectuant une métallisation sous vlde ou par toute autr~ techniQue oonnue.
Selon un autr~ mode de reall~ation du procédé de l~in-1~ ven~lon dans le oas où la provlsion de départ est constitu~e par un fil, par exemple m~talllque, d~as~e~ gros diamètre, il e~t particulièrement avantageux de faire d~filer en continu ce ~ ntra~n~ ~ grande vit0sse sur un ensemble bobinoir-dévi-,. . ,. ... ~ .. . . . ... . . .... . . ..

doir, devant ll~util-filière en prenant appui, en face de celui-ci, sur un cylindre rotatif en matériau dur, Selon un perfec-tionnement de cette mise en oeuvre, ce cyli.ndre peut a~anta-geusement poss~der sur sa surface une rainure ou cannelure cir-culaire 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 Ull défilement ~ vitesse réguli~re.
Llinvention sera mieux comprise par la description, ~
: 10 titre illustratif d'une part, d~un outil-filiare selon les ca-ractéristiques susdécrites (~ig. 1 A et 1 B) et, d'autre part, de quelques modes de mise en oeuvre brièvement représentés sur les figures 2 et ~ et qui feront l'objet d'exemples de réa-lisation, Comme on peut le voir sur la figure 1 A, l~outil-filière 5 comprend e~sentiellement : une face frontale lisse 1 présentant ; une l~gère pente dlengagement par rapport au matériau-provision;
un ori~lce calibré 2 dont l~axe es-t 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~o- ~
rifice 2. Pour effectuer l~opération d~extrusion~ on fait tour- -ner ou d~filer le mat~rlau-provision 4 devant lloutil en appli-quant fortement la face frontale 1 sur la surface 4. Lors de son d~placement selon la flèche ~, la sur~ace de la provision 4 (par exemple du métal) rencontra le ~alon 3 immédiatement en ` aval de l~orlfic~ 2~ ~a presslon d~appui de 1 sur la aur~aoe $ de ~ doit 8tro ~uffisante pour que le talon 3 p~nètre lntégra-ment dans la provlsion 4. ~ors du mouvement de glissement re-lati~ entre lloutll et la provision~ le talon repouRse le métal d~vant lui. C~ m~tal~ qui tend à provoquer une déformation de la sur~ace, contrariée par la pression d~appui exercée par la ¦ ~ace frontale ~, est soumis ~ une pression très élevée dans la ::
-7- ~
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lOS7236 zone ~ l'entrée de l'orifice calibré 2. Quand cette pression atteint une valeur suffisante, le métal slécoule par 2 sous forme d'un fil continu 6.
Selon une variante représentée ~ig. 1 B, la face avant du talon 3 de lloutil 5 peut être usinée en même temps que la face frontale 1 et en prolongement de celle-ci. Dans ce ca3, la pente d'engagement doit 8tre assez importante pour conférer au talon 3 une profondeur de pén~tration suffisante. Cette pente d'engagement est désignée sur la fig. 1 B par l'angle 10 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 gui, elle, reste fixe.
Bien entendu, pour refroidir et améliorer les conditions de travail de l'outil-filière, il peut 8tre nécessaire de pro-c~der ~ une lubrification adéquate, selon tous moyens connus.
Exemples de réalisation.
En désignant par ~p la longueur de la trajectoire par-20 courue par l'outil-filia!re à la surface de la provision et par la longueur correspondante du fil produit~ on peut définir le rendement lin~aire de production sous forme de R = ~ p~
Ce rendement est ronotion de nombreux param~tres tels que la rorme et le~ dimensions de l'outll-filiere~ la pre~sion d'appui i de c~t outil, la nature et la section du fil extrud~, la vi-8e d~ ~lissem~tnt relati~ à la face ~rontale 1 sur la sur-~aco d~ la provi~lon 4 (fig. 1), la lubrification, etc I En pratique~ dans la mise en oeuvre du procéd~ de llin-t vention, 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 production d'un fil de cuivre de section ciroulaire de 0,02 mm de diamètre et où l'on a u~

~ . . . .. .

~057236 tilisé un outil-filiare en diamant, on adme~tra que R est égal ~ 1. , Exem~le Cet exemple illustre un mode de prélèvement de fil de cui-vre au sein d~un dép8t électrolytique superficiel préalablement effeotué sur un support cylindrique en acier et il se réfare au schéma simplifié de la figure 2.
Le support est un cylindre 7 en acier rectifié de 1m de ; circonférence et 1,5 m de longueur. Il est recouvert d~une cou-10 che de cuivre électrolytique 8 de 0903 à 0,06 mm d'épaisseur, puis disposé sur une machine spéciale (non représentée) fonc-tionnant ~ la manière d'un tour ~ charioter o~ le cylindre tourne dans le sen de la flèche 9.
L~outil-fili~.re 10 (dont la structure est identique ~
celles représentées sur les ~igures 1) est appliqué à la sur- :`
face du cylindre et parcourt celui-ci dans le sens de la fl~che 11. Il prélève dans l~épaisseur du dépôt 8 un fil de cuivre 12 en suivant sur le cylindre une trajectoire hélicoidale 130 Ie fil obtenu 12 traverse un dispositif accumulateur-r~gulateur 14 de tension m~canique, de type connù, avant de s~enrouler sur une bobine réceptrice 15.
~ avance par tour de l~outil-~lliare étant de 0,15 mm, le tra~et total parcouru par cet outil est de 10.000 m. Pour I R = 1 la lon~ueur du fil produit e~t egalement de 10.000 mètres~
`I ~oe qul oorre~pond environ ~ 30 grammas de ~il de oui~re de 0,02 mm ~ de dla~atre. ~a dur~e utlle de llopération était d~environ dix !11 ml~u~
Apr~ consommation d~ la provision constituée par le d~pôt ~lectrolyti.que 8, on a retir~ 1Q cylindre de la machine, ~. 30 pu18 on a ~oumi8 celui-ci aux opération de dégraissage, rinçage, .~ essorage, déauivraee électrolytique, recuivrage, rinçage, es-sorage; ensuite~ le ¢ylindre a été replacé sur la machine. Bien ~,i : . .
' . _9_ ~ ~

1057Z~6 entendu, en disposant sur un tourniquet plu~ieurs cylindres en service, on peut limiter au minimum les temp~ morts.
Dans une installation telle que celle décrite ci-des~us, on peut produire au minimum 150 g, soit 50 km/h~ure, d'un fil de cuivre de haute qualité avec un seul outil-filière. Un seul opérateur sans habileté particuliare peut facilement con-duire au moins deux machines du type ci-dessus fonctionnant en parallèle.
~xemple 2 -Cet exemple illu~tre un mode de prélè~ement de fil de cuivre à la surface et suivant une génératrice, d'un fil-provision en cuivre écroui de 0,15 mm de diamètre et il se ré-fère au ~ohéma simplifié de la figure ~.
Un ensemble dévidoir 16 - bobinoir 17, à tension de fil contrôlée, permet de faire défiler la provision 18 devant llou-til-filière 19, ~ la vitesse d'environ 1.000 matres par minutes.
En face de l'outil 19, le fil-provision s'appuie sur un cylindre tournant 20, en matériau dur, pr~sentant de préférence une `~ petite cannelure circulaire destinée au ~uidage du fil 18.
~'effet combiné de l'appui du fil sur 'e cylindre 20 et de la tension de rebobinage en 17 assure un défilement de la provi-~ion ~ vltesse réguliare devant l'outil 19.
Solon u~ perfectionnement, on peut aplatir le fil provi~ion 18 ~ur le cylindre d'appui 20 à l'aide d'un galet pres~eur 21 avant pa~a~e du fil devant llout~l 19. Ce mode i d'ex~oution pe~met d'am~liorer sensibl0ment le rendement li-n~aire R, i Co~me dan~ l'exemple 1~ le fil fin 22, obtenu direc-tement aVec un diamètre de 0~02 mm~ traverse un dispo~itif acoumulateur-r~gulateur de tension mécanique 23 avant de s'en-rouler ~ur la bobine r~ceptrice 24.
Dans cos conditions opératoire~, pour R = 1, la pro-~1 :
. ' lOS7236 duction est de 10 km de fil (soit 30 g) en 10 minutes ce qui correspond ~ un taux de 60 km/heure (~oit 180 g de fil). Un seul opérateur sans habileté particulière peut conduire plu-sieurs machines semblables fonctionnant simultanément.
Bien entendu, ltinvention n~est pas limitée à cei modes de réalisation et application susdécrites et peut être en oeuvre pour la production de divers types de fils, métalliques ou autres, selon diverses variantes empruntant les caractéris-tiques principales énoncées ci-dessus et dans les revendications.
Elle permet de réaliser des fils de faible section en matériaux --réputés très difficiles, voire impossible ~ tréfiler, comme par exemple en magnésium, titane, etc. Enfin, compte-tenu de -llobtention directe d~un fil très fin, en une seule passe, et de l~importante économie de matéxiel et de main-d~oeuvre réa-lisée, la nouvelle technique selon l~invention présente un rapport de co~ts extr~mement favorable par rapport aux proc~dés I de tréfilage actuellement utilisés.

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'. '' ": :.. The pre ~ ent invention relates to the field of extrusion of materials sou ~ form of ~ they continuous by forced passage ~ of the mati re to extrude into the orifice of a die. She con-specifically identifies a new extrusion process according to the-~ uel the material ~ extrude is continuously taken from the surface material as well as an implementation device and the applications of this process, in particular for the manufacture of metallic wires of very small section.
A number of techniques have been used since long for the extrusion of materials of various natures.
In the case, for example, of the manufacture of metallic wires ends of diameter between a few thousandths and a few tenths of a millimeter from tuned wires or more mlllimeters in diameter, we pass the mati ~ re premiare in a series of dies of successive decreasing diameters ~ usqulà obtaining the desired final diameter ~ tre. C ~ sst as well as, for drawing copper, a machine intended for obtaining a 0.02 mm diameter wire from a base wire of 0.1 mm contains at least twenty filiares. Besides the high cost of implementing such machines, it should be noted that the ~ preliminary operations, performed manually ~ ent ~
id ~ successive introductions of the wire ~ special tip ~ t effi-l ~ c in each ~ re of the air ~ usqu ~ get ~ ion of lon- ~ -~ ucur ~ ~ u ~ antes for winding ~ ur capstans, are cxtr8me ~ ent lon ~ ue ~ and delicates, In addition ~ the diameter of rill ~ res sucoe ~ 3lves must 8tre préoi3 ~ tolerance admmi ~ e é-both 0.001mm for example for an eye of 0.01 ~ 0 ~ 2mm. In-due to 3 metal frictions within each die, ll ~ e fr ~ quently produces wire breaks downstream of the flli ~ re ce ~ ui entered ~ ne ~ waste of time and material ~
~ lnvention allows dlobvier to all ~ disadvantages nients above by replacing ~ the wire drawing technique, -1- ~ 1 '' ~ ~.

~. ~. . -. ....

~ OS7Z36 currently in use, a new extrusion process whose implementation is extremely easy and which allows, thanks to very simple equipment used, to decrease by a factor the cost of conventional installations by several units of wire drawing.
Admittedly, various methods of extruding fine wires have have been proposed to date, in particular by using techniques say hydrostatic spinning, but none apparently allows to produce an indefinite length of extremely fine wire (diameter between one and a few tenths or hundredths millimeter) ~ a high speed (of the order of several dozens of meters per second), which is generally required for manufacturing to be economically profitable.
The invention provides a solution to this technical problem.
by proposing a process and an apparatus which allow, using a single die tool, directly obtain a fine wire of indefinite length by taking the material to be extruded ; only on the surface of a provision whose form and dimensions can vary endlessly.
`I 20 The new process according to the invention is essential-ment characterized by the fact that we animate the provision of material to be extruded with a scrolling movement in front of the sector having the effect of creating and maintaining pressure m ~ canique localized upstream and in the vicinity of the orifice of ~ the filiare, and in that one pr ~ lifts the material ~ extrude ¦ ~ guli ~ rement and exclusively in the surface layer of said provision, the sector delivering directly, in one 9th phase, a continuous wire of the desired gauge and length `indefinite.
. ~ 30 According to a particular embodiment, the effect of local mission maintained in said provision by its movement of scrolling in front of the die, the removal of this material .,:.
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105'7Z36 performs exclusively in the surface layer of said supply and extrusion through the orifice of the die of a wire of indefinite length, are obtained simultaneously and instantaneously using the same monobloc tool comprising the orifice of the industry.
In the process, the material serving as a supply and which scrolls or is rotating at high speed in front and against the die device, can be coated with various shapes. For example, it can be a c ~ lindre, solid or with surface coating of an extrusion material, in this case, the cylinder is rotated and the die moves on the surface of this cylinder, the material being removed then along a helical trajectory on said surface.
The provision can also have an elongated shape such that wire, rod, bar, tape or the like, or a planar shape such as plate, sheet, etc. and in these cases the direct debit done either according to one or more generators or according to a any trajectory, the die remaining fixed.
According to a variant of the above process, the provision stays fixed while the sample die moves around or along this provision.
In practice, a device according to the invention replaces folding the aforementioned functions includes:
- a) a tool ~ re monobloc generally machined in a diamond, appl ~ qu8 on the surface of a supply of material ~ e ~ truder e ~ comprising, from upstream to downstream in the direction of the slack-vem ~ nt du mat ~ riau: a smooth front face intended to slide ~ ur said provision and presenting a commitment slope by relationship to it; at least one calibrated orifice of section ~:
t ~ ansversale corresponding to that of the wire to be obtained and of which the axis is substantially orthogonal to the front face; and, `::

immediately downstream of the caliber orifice, at least one heel or . ~ ..

~, ~.: "

~ 057236 protruding spout intended to penetrate into said provision pushing the material to be extruded in front of it and forcing it to s ~ flow into said orifice; means for moving said provision in respect of said sector, and b) means, of known type, for receiving the wire of small section obtained on reels, preferably after passage through a mechanical voltage accumulator-regulator.
During the extrusion operation, the front face of the tool, which has an engagement slope relative to the provision is strongly applied, by mechanical pressure, on the surface of the provision and the latter, in motion as said above, scrolls by sliding on the front side `
following a direction and a direction such as the surface of the provision meets the heel or beak immediately downstream of the caliber orifice. The contact pressure is maintained at a sufficient value for the heel to fully penetrate the provision. During the relative sliding movement between the tool and the provision, the heel pushes the material in front - him. This placed material tends to cause swelling of the surface in the vicinity of the heel, especially in upstream of the latter, but the pressure exerted in this area by the front face of the tool opposes this swelling.
Thus, the material subjected to a pressure very high ~ e in the zone located in the vicinity of the die orifice and, j when ~ ue this pressure reaches a sufficient value, the matter re flows through the orifice in the form of a continuous wire.
The tool is generally conQu, and very particular-in the ca5 of the extrusion of metallic wires, in one matt and hard and resistant such as for example diamond, as aela is the case for the known sectors of tr ~ filer ~ The heel which, in the tool, serves ~ to take the material by cutting the surface of the supply at high speed, is part :, ~

integrating the industry and can have any conformation ad ~ -capable of withstanding long work without excessive wear of grooving on the surface of a supply of hard material, for example a metal.
In practice, the die can have a single orifice d ~ extrusion, and downstream and near it, a single heel projecting from the front face bearing on the provision.
However, according to a variant, the tool can be designed to have several calibrated orifices, either immediately above above a sampling spout, or distributed between several spouts, so as to simultaneously produce several wires of the same diameter m ~ tre or diam ~ very different ~ erent. ; ~ 4 -Because, according to the process of the invention, the material, like for example metal, is taken only ~ the over-face of the provision, the latter cannot, a priori, entirely transformed into yarn. To overcome this inconvenience which could, in some cases, compromise profitability operation, it is possible to increase the proportion of transformable supply, either by making work ~ imultaneous-several tools on a single supply, i.e.
effecting several successive operations of sampling the same provision, or by combining the two methods ~
above.
As said above, the shape and dimensions of the ma-t ~ riau utllisé ~ title of provision can vary endlessly, so also that the section of the ~ obtained, according to the form pr ~ ally ohoisie for the ori ~ ice of the die. C ~, is so for example that, in the case of copper extrusion, we can obtain directly in a single pass, a copper fll of i 30 0 ~ 02mm dlamatre, using, ~ as a provision, either ~ a wire of circular section of about 0.15mm in diameter, or ; a ribbon ~ or u ~ wire of circular cross section flattened by ; _5_ .

sement ~ either a cylindrical billet of any diameter, either a t ~ the or plate, or any other form of material first.
Particularly notable interest of the process ~ according to The invention lies in the fact that, the wire being pr ~ lifted at the surface of the provision, it is possible to cover before-any support of any hard material such as ceramic, metal carbide or the like ~ by depositing the material with ex-truder produced by electrolysis, sublimation under vacuum, or by any other process; the wire then being taken only in the thickness of this coating. This method allows economically draw a high purity yarn, poss ~ d ~ ex-metallurgical characteristics and with a minimum of risks of faults generating ruptures. So according to a particular application of the invention, it is possible to continuously manufacture metal wires, for example copper, from provision in the form of several cylinders in ma-t ~ riau dur, arranged in rotation on a turnstile so as to be ~ ownis successively to the copper plating - rinsing operations, s ~ 80rage - pr ~ yarn picking - degreasing - rinsing, spinning -copper plating and then plating, and so on in a cycle continued. Of course, in the implementation of such an ap-plication, the super ~ iciel metallic coating on a support hard material pcut ~ be obtained by any other method than by ~ 1CGtrO1Y ~ for example using dep8ts methods oh ~ mique ~ ef ~ performing metallization under vlde or by all other techniQue oonnue.
According to another mode of reall ~ ation of the process of the ~
1 ~ ven ~ lon in the oas where the starting provlsion is constituted ~ e by a wire, for example m ~ talllque, d ~ as ~ e ~ large diameter, it is particularly advantageous to continuously spin this ~ ntra ~ n ~ ~ large vit0sse on a winder-devi ,. . ,. ... ~ ... . . ... . ..... . ..

doir, before ll ~ util-filière by taking support, opposite this-ci, on a rotary cylinder made of hard material, According to a perfec-tction of this implementation, this cyli.ndre can a ~ anta-suitably have a groove or groove on its surface cular in place of guide for the wire. Upon leaving the or of the dies, the thread is rewound under sufficient tension so that the combined effect of this tension and the pressure on the rotating cylinder guarantees Ull scrolling ~ regular speed ~ re.
The invention will be better understood by the description, ~
: 10 illustrative title on the one hand, of a tool-filiare according to the ca-described above (~ ig. 1 A and 1 B) and, on the other hand, of some modes of implementation briefly represented on Figures 2 and ~ and which will be the subject of examples of rea-reading, As can be seen in Figure 1 A, the tool-die 5 comprises e ~ sentiellement: a smooth front face 1 having ; a ~ manages slope of engagement with respect to the material-supply;
a calibrated ori ~ lce 2 whose axis is substantially orthogonal by relation to the front face; and a beak or heel 3, which overflows of the front face and is located in the immediate vicinity of the ~ o- ~
rifice 2. To carry out the extrusion operation, we turn around -ner or unthread the mat at rlau-provision 4 in front of the tool in application strongly quantifying the front face 1 on the surface 4. When its movement according to arrow ~, the sur ~ ace of the provision 4 (for example metal) met the ~ alon 3 immediately in downstream of ~ orlfic ~ 2 ~ a presslon of ~ pressing 1 on the aur ~ aoe $ de ~ must 8tro ~ sufficient for the heel 3 to penetrate lntégra-ment in the provlsion 4. ~ ors of the sliding movement re-lati ~ between lloutll and the supply ~ the heel repels the metal in front of him. C ~ m ~ tal ~ which tends to cause deformation of the on ~ ace, thwarted by the pressure of pressure exerted by the ¦ ~ ace frontal ~, is subjected ~ a very high pressure in the ::
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lOS7236 zone ~ the inlet of the calibrated orifice 2. When this pressure reaches a sufficient value, the metal collapses by 2 sous form of a continuous wire 6.
According to a variant shown ~ ig. 1 B, the front of the heel 3 of the tool 5 can be machined at the same time as the front face 1 and as an extension thereof. In this ca3, the engagement slope must be large enough to give at heel 3 a sufficient penetration depth. This engagement slope is designated in fig. 1 B by angle 10 alpha, but this is a simplified representation because the front face 1 is not necessarily flat.
According to the variant of execution already mentioned, it is the tool-die that can move around or along the supply Mistletoe remains fixed.
Of course, to cool and improve the conditions work of the die tool, it may be necessary to c ~ der ~ adequate lubrication, by all known means.
Examples of realization.
By designating by ~ p the length of the trajectory par-20 run by the filial tool on the surface of the supply and by the corresponding length of the product wire ~ we can define linen yield ~ production area in the form of R = ~ p ~
This yield is due to many parameters such as rorme et le ~ dimensions de l'outll-filiere ~ la pre ~ sion support i of this tool, the nature and the section of the extruded wire, the vi-8e d ~ ~ lissem ~ tnt relati ~ to the face ~ rontale 1 on the sur-~ aco d ~ la provi ~ lon 4 (fig. 1), lubrication, etc I In practice ~ in the implementation of the procedure ~ of llin-t rention, R is often between 0.5 and 2 but it can reach much higher values. In the examples which follow ~ which concern the production of a copper wire of circular section of 0.02 mm in diameter and where one at ~

~. . . ...

~ 057236 used a diamond filiare tool, we admit ~ tra that R is equal ~ 1., Example This example illustrates a method of sampling cooking wire.
lives in a surface electrolytic deposit effeotué on a cylindrical steel support and it refers to the simplified diagram of figure 2.
The support is a cylinder 7 in rectified steel 1m in ; circumference and 1.5 m in length. It is covered with a cou-10 che of electrolytic copper 8 from 0903 to 0.06 mm thick, then placed on a special machine (not shown) operating tionnant ~ the way of a turn ~ cart o ~ the cylinder turns in the arrow arrow 9.
The ~ fili tool ~ .re 10 (whose structure is identical ~
those shown on ~ igures 1) is applied to the over-: `
face of the cylinder and runs through it in the direction of the arrow ~ che 11. It takes a copper wire from the thickness of the deposit 8 12 following on the cylinder a helical trajectory 130 Ie wire obtained 12 passes through an accumulator-r ~ regulator device 14 of mechanical tension, of known type, before being wound up on a take-up reel 15.
~ feed per revolution of the tool ~ lliare being 0.15 mm, the tra ~ and total traveled by this tool is 10,000 m. For IR = 1 the length of the wire produced is also 10,000 meters `I ~ oe qul oorre ~ lays about ~ 30 grammas of ~ il de oui ~ re of 0.02 mm ~ from dla ~ atre. ~ lasted ~ the operating utlle was ~ ten ! 11 ml ~ u ~
After consumption of the provision constituted by the d ~ pôt ~ lectrolyti.que 8, we removed ~ 1Q cylinder from the machine, ~. 30 pu18 we have ~ oumi8 it in the degreasing operation, rinsing, . ~ spinning, electrolytic dewatering, re-covering, rinsing, es-sorage; then ~ the ¢ ylindre has been replaced on the machine. Good ~, i:. .
'. _9_ ~ ~

1057Z ~ 6 heard, by placing on a turnstile more ~ ieurs cylinders in service, the dead times can be kept to a minimum.
In an installation such as that described above ~ us, you can produce at least 150 g, or 50 km / hr, of a high quality copper wire with a single die tool. A
only operator without special skill can easily con-make at least two machines of the above type operating in parallel.
~ xample 2 -This example illustrates a method of removing wire from copper on the surface and along a generator, a wire-0.15 mm diameter hardened copper supply and it re-refers to the ~ simplified ohema in Figure ~.
A reel 16 - winder 17 assembly, with thread tension controlled, allows scrolling of the provision 18 in front of llou-til-die 19, ~ the speed of about 1,000 masters per minute.
Opposite tool 19, the supply wire rests on a cylinder turning 20, made of hard material, preferably having a `~ small circular groove intended for ~ uidage of wire 18.
~ 'combined effect of the support of the wire on' e cylinder 20 and the rewinding tension at 17 ensures that the provi-~ ion ~ regular speed in front of the tool 19.
Solon u ~ improvement, we can flatten the wire provi ~ ion 18 ~ ur the support cylinder 20 using a roller pres ~ eur 21 before pa ~ a ~ e of wire in front of llout ~ l 19. This mode i of ex ~ oution pe ~ puts to improve ~ sensibl0ment the yield li-n ~ area R, i Co ~ me dan ~ Example 1 ~ the fine wire 22, obtained directly with a diameter of 0 ~ 02 mm ~ crosses a dispo ~ itif acumulator-r ~ mechanical tension regulator 23 before roll ~ on the receiving coil 24.
Under cos operating conditions ~, for R = 1, the pro-~ 1:
. '' lOS7236 duction is 10 km of wire (30 g) in 10 minutes which corresponds to a rate of 60 km / hour (~ or 180 g of wire). A
only operator without particular skill can drive more several similar machines operating simultaneously.
Of course, the invention is not limited to this mode.
described above and may be in work for the production of various types of wire, metallic or others, according to various variants borrowing the characteristics main ticks set out above and in the claims.
It makes it possible to produce wires of small section in materials -deemed very difficult, even impossible ~ to draw, as for example magnesium, titanium, etc. Finally, given -llobtaining a very fine wire directly, in a single pass, and significant savings in material and manpower The new technique according to the invention presents a extremely favorable cost ratio compared to the processes I of wire drawing currently used.

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Claims

The embodiments of the invention, about which an exclusive right of property or privilege is claimed, are defined as follows:

1. Extrusion process of a material made of very small cross-section by force passage of a material to be extruded in the orifice of a die, characterized in that one animates a supply of material to be extruded with a scrolling movement in front of the sector having the effect of creating and maintaining a mechanical pressure located upstream and near the ori fice of the sector, and in that we take the material to regularly and exclusively extrude in the super layer of this provision, the sector directly delivering, in a single phase, a continuous wire of the desired gauge and indefinite length.

2. Method according to claim 1, characterized in what the effect of local pressure maintained in said pro-vision by its scrolling movement in front of the die, the sampling of the material to be extruded carried out exclusively in the surface layer of said supply and the extru-sion through the orifice of the die of a wire of indefinite length, are obtained simultaneously and instantly using a same monobloc tool comprising the die orifice.

3. Method according to claims 1 or 2, character-laughed in that said provision is in the form of a cylinder and is in rotary movement, the taking being done on the surface of said cylinder following a helical trajectory.

4. Method according to claims 1 or 2, character-laughed in that the removal of the material is carried out on the surface of said provision which has an elongated shape, in scrolling continuously and following at least one generator, said pro-vision being a wire, ribbon or bar.

5. Method according to claims 1 or 2, character-laughed at in that the material is taken from the surface of said provision which has a planar shape, in continuous scrolling, and following any trajectory, said provision being a sheet or a plate.

6. Method according to claims 1 or 2, character-laughed at in that said provision is fixed and that the tool-sector moves to cover its surface.

7. Method according to claim 1, characterized in that the extruded material is taken from the layer superficial of a massive body.

8. Method according to claim 1, characterized in what the material to be extruded is in the form of a surface coating and that the sample is taken only on this coating.

9. Apparatus for extruding a wire material very small section by forced passage of a material to be extruded in the orifice of a die, characterized in that it comprises:
a) a monobloc die tool generally machined in a diamond, applied to the surface of a supply of material to be extruded and comprising, from upstream to downstream in the direction of movement material:
a smooth front face intended to slide on said provision and having an engagement slope relative to it, to minus one caliber orifice of corresponding cross section to that of the wire to be obtained and whose axis is substantially ortho-gonal in the frontal face; and immediately downstream of the orifice caliber, at least one protruding heel or beak intended to penetrate in said provision by pushing the material to be extruded before him and forcing her to enter said orifice, b) means to move said relative provision-ment to said sector, and c) means for receiving the weak wire section obtained, on coils.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that several stationary die tools are arranged in series on the same moving material to be extruded.

11. Apparatus according to claim 9 characterized in that one carries out several successive operations of material removal using a single die tool on the same material to be extruded.

12. Apparatus according to claim 9 characterized in that several fixed and independent tools are available placed on the same moving material to be extruded, and in this that several successive sampling operations are carried out of material using each of said tools.

13. Apparatus according to claim 9, intended for continuous extrusion of metallic wires into pure metals or alloys, by removing the metal exclusively from the layer surface of a material in the form of large cylinder diameter, rod, bar, ribbon, plate or sheet, its shape solid or with a metallic surface coating.

14. Apparatus according to claim 9, intended for the continuous production of very low metallic wires section by extrusion of a material in the form of strong wire diameter which, driven at high speed on an assembly winder-reel, continuously scrolls in front of the die tool by taking support, opposite it, on a rotary cylinder hard material which may have a circular groove for guiding the extrusion wire, the product obtained being rewound at the output at an adequate voltage and speed.

15. Apparatus according to claim 9, intended for the manufacture of small section copper wires from rotary cylinders of hard material having received a coating surface of copper, the cylinders being subjected, according to a continuous cycle, degreasing operations, rinsing-spinning, de-curing, after removal of the coating by the heel of the die tool, then to a re-plowing operation, before a new debit.