Procédé pour le perçage à chaud de billettes de métal et mandrin pour la mise en aeuvre de ce procédé. La présente invention a pour objet un procédé pour le perçage à chaud de billettes métalliques; elle, comprend, en outre, 11n mandrin pour la mise en oeuvre de ce pro cédé, lequel est destiné à être utilisé notam ment 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 générale ment 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 sensiblement constante. Les efforts mis en jeu sont alors relativement faibles et proviennent essentiellement de la déformation du métal dans im plan perpendiculaire à l'axe de per- cage.
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 perpen diculairement et parallèlement à l'axe de perçage. Les efforts nécessaires pour effectuer le travail sont encore relativement faibles.
Dans les deux cas, les efforts de frotte ment le long des parois du conteneur sont peu importants et l'usure de la partie active du mandrin de perçage n'est pas rapide.
Ces procédés présentent, par contre, Pin convénient de donner fréquemment des trous excentrés par suite des jeux qu'il est néces saire de prévoir pour permettre l'introduction de la billette dans le conteneur.
Un autre procédé consiste à comprimer la billette, ronde, carrée ou de forme quelconque, dans le conteneur avant d'effectuer l'opé ration .de perçage. Ce procédé donne des per çages remarquablement centrés, mais son ap plication se heurte à des difficultés de lubri- f'fcation du mandrin de perçage par suite de l'augmentation notable des efforts mis en jeu, düs à la compression préalable qui fait croître les frottements du métal déformé contre les outillages. Ces difficultés ont em pêché le développement industriel de ce pro cédé.
Pour diminuer ces difficultés, on a essayé d'améliorer la lubrification du mandrin en <B>f</B> vue de réduire les efforts nécessaires au per çage et l'usure de .l'outillage. C'est ainsi que l'on â proposé d'utiliser, comme lubrifiant;
une substance capable de fondre au moins partiellement sous l'effet de la chaleur de la billette, tout en restant visqueuse, notam ment du verre, et qui peut être utilisée par exemple sous forme de plaque, poudre ou fibre interposée -entre-le mandrin et la bil, lette, ou sous forme de voile .de verre envë= loppant la billette: On a aussi proposé de donner à la partie active du mandrin de perçage des formes particulières, notamment ogivales ou en ca lotte sphérique.
L'utilisation des lubrifiants ci-dessus rap pelés a permis d'améliorer notablement le centrage du trou percé dans les billettes et de diminuer- sensiblement les efforts mis en jeu. Toutefois, lors de la pénétration du mandrin dans la billette, le lubrifiant tend à être refoulé par le mandrin et à s'échapper en ma jeure partie, dès le début de l'opération, sur les côtés du mandrin, l'efficacité du lubrifiant se trouvant ainsi considérablement diminuée.
La présente -invention, due aux travaux de M. Jacques Sejournet, permet de remédier à cet inconvénient, grâce à l'utilisation d'un mandrin présentant à son extrémité une face frontale concave.
La description qui va suivre se rapporte à un -exemple de mise en ceuvre du procédé selon l'invention, et le dessin annexé repré sente, à titre d'exemple, deux formes d'exé cution du mandrin selon l'invention, ainsi que des mandrins connus.
Fig.1, 2, 3, 4, 5 et 6 sont des vues de profils de -divers types de mandrins habi tuellement utilisés pour le perçage à chaud des billettes de métal.
Fig. 7''et 8 sont .des coupes longitudinales des deux formes d'exécution du mandrin selon l'invéntion.
. Fig. 9 est une coupe longitudinale schéma tique d'une billette en cours de perçage. Ainsi qu'il. est représenté aux fig.1 à 6, on a proposé clés formes très diverses pour les mandrins destinés -au perçage à chaud de billettes métalliques,
en vue- de réaliser des conditions- de perçage les meilleures possibles. C'est ainsi que l'extrémité des mandrins con nus peut .être conique (fig. 1), .hémisphérique (fig. 2), ovdïdé (fig. 3), en forme-de calotte sphérique (fig. 4), ou encore, à surface fron tale plane, cette extrémité ayant un diamètre constant.
sur toute sa hauteur (fig. 5) ou pré sentant -une section rétrécie vers l'arrière (fig. 6). Les formes représentées aux fig. 3 à 6 sont celles qui ont été récemment les plus utilisées. . . Cependant, ces formes n'ont pas donné complète satisfaction, même lorsqu'on utili sait, de façon concomitante, un lubrifiant constitué par une substance fondant au moins partiellement tout en restant vis- queuse à la température de l'opération de perçage, par exemple du verre.
Les mandrins représentés aux fig. 7 et 8 présentent 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 permettant son assujettisse ment à une tige, et une extrémité présentant une face frontale dans laquelle est ménagée une cavité de peu de profondeur.
Cette ca vité peut, par exemple, présenter un fond en forme de calotte sphérique, ainsi qu'il est représenté en 3, ,à la fig. 7, ou présenter un fond plat, ainsi qu'il est représenté en 4, à la fig. 8, une surface tronconique raccordant ce fond à la face frontale.
Pour procéder au perçage d'une billette de métal 5 (fig.9), celle-ci est placée dans un conteneur cylindrique 6 reposant sur une plaque de base 7. Le mandrin 1, présentant à son extrémité une face frontale .concave, est assujetti, par sa queue 2, sur une tige 8 ac tionnée par des moyens par exemple hydrau liques, non représentés.
Au début de l'opération de perçage, on place le lubrifiant, par exemple du verre, sous forme de plaque, poudre ou fibre, sur la face, supérieure de la billette 5, logée dans le conteneur 6. On approche ensuite le man drin 1 de la billette. 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'opération de perçage avance, sous l'influence de la chaleur et de la pression, le lubrifiant 9 fond. partiellement tout en restant visqueux et s'écoule constam ment le long du .mandrin 1, en recouvrant.
d'une couche lubrifiante 9a la surface inté rieure du trou percé.
L'expérience montre que, dans ces condi tions, le perçage nécessite un effort nette ment moindre que par les méthodes connues, que. les trous obtenus sont bien centrés et que l'usure du mandrin devient négligeable, les résultats étant encore meilleurs si l'on 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 température de l'opération, tout en restant visqueux.
La compression préalable de la billette peut être appliquée particulièrement bien au procédé ci-dessus; elle intervient alors après la mise :en place du lubrifiant.
A titre d'exemple, on a procédé au per çage de billettes d'acier demi-dur ayant, avant et après perçage dans un conteneur approprié, les dimensions suivantes:
EMI0003.0012
Avant <SEP> perçage: <SEP> diamètre <SEP> extérieur <SEP> 180 <SEP> mm
<tb> longueur <SEP> 400 <SEP> mm
<tb> Après <SEP> perçage:
<SEP> diamètre <SEP> extérieur <SEP> 185 <SEP> mm
<tb> longueur <SEP> 465 <SEP> mm
<tb> alésage <SEP> 80 <SEP> mm On a utilisé, toutes choses égales par ail- leurs Dans une première opération, un man drin présentant une extrémité hémisphérique, analogue à celui représenté à la fig. 2; dans une deuxième opération, un man drin concave analogue à celui représenté à la fig. 7.
Dans la première opération, le mandrin était hors d'usage après le perçage d'une bil- lette. La surface hémisphérique .était forte ment érodée.
Dans la deuxième opération, le mandrin a percé vingt lingots sans retouches. Il a alors été légèrement nettoyé au papier de verre et a percé une nouvelle série de vingt lingots. Après quoi il était encore parfaite ment utilisable.
Toutes les billettes percées présentaient un excentrage inférieur à un millimètre.
Process for hot drilling of metal billets and mandrel for the implementation of this process. The present invention relates to a process for the hot drilling of metal billets; it further comprises 11n mandrel for the implementation of this process, which is intended to be used 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 substantially 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 effort required to get the job done is still relatively low.
In both cases, the friction forces along the walls of the container are not very great and the wear of the active part of the drill chuck is not rapid.
These methods have, on the other hand, Pin convenient to frequently give 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 before performing the piercing operation. This process gives remarkably centered bores, but its application comes up against difficulties in lubricating the boring mandrel 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 hindered the industrial development of this process.
To reduce these difficulties, attempts have been made to improve the lubrication of the mandrel in order to reduce the forces required for drilling and the wear of the tooling. Thus it has been proposed to use as a lubricant;
a substance capable of melting at least partially under the effect of the heat of the billet, while remaining viscous, in particular glass, and which can be used for example in the form of a plate, powder or fiber interposed between the mandrel and the bil, lette, or in the form of a veil .de glass envë = loppant the billet: It has also been proposed to give the active part of the drilling mandrel particular shapes, including ogival or spherical ca lotte.
The use of the above peeled lubricants has made it possible to significantly improve the centering of the hole drilled in the billets and to significantly reduce the forces involved. However, when the mandrel enters the billet, the lubricant tends to be pushed back by the mandrel and to escape in part, from the start of the operation, on the sides of the mandrel, the effectiveness of the lubricant thus being considerably reduced.
The present -invention, due to the work of Mr. Jacques Sejournet, overcomes this drawback, by using a mandrel having at its end a concave front face.
The following description relates to an -example of implementation of the method according to the invention, and the appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the mandrel according to the invention, as well as known mandrels.
Figs. 1, 2, 3, 4, 5 and 6 are profile views of various types of mandrels usually used for hot drilling of metal billets.
Fig. 7 '' and 8 are longitudinal sections of the two embodiments of the mandrel according to the inconvtion.
. Fig. 9 is a longitudinal section through a tick diagram of a billet being drilled. As well as he. is shown in Figs. 1 to 6, very diverse key shapes have been proposed for the mandrels intended for hot drilling of metal billets,
in order to achieve the best possible drilling conditions. For example, the end of the cone mandrels can be conical (fig. 1), hemispherical (fig. 2), ovidated (fig. 3), spherical cap-shaped (fig. 4), or again, with a flat front surface, this end having a constant diameter.
over its entire height (fig. 5) or having a narrowed section 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 we know, concomitantly, a lubricant consisting of a substance that melts at least partially while remaining viscous at the temperature of the drilling operation, for example. example of glass.
The mandrels shown in FIGS. 7 and 8 have a cylindrical body 1, the diameter of which is equal to that of the hole to be drilled, provided .d'un fixing means, for example a shank 2 allowing it to be secured to a rod, and one end having a front face in which a shallow cavity is formed.
This cavity may, for example, have a bottom in the form of a spherical cap, as shown at 3,, in FIG. 7, or have a flat bottom, as shown at 4, in FIG. 8, a frustoconical surface connecting this bottom to the front face.
To proceed with the drilling of a metal billet 5 (fig.9), the latter is placed in a cylindrical container 6 resting on a base plate 7. The mandrel 1, having at its end a .concave end face, is secured, by its tail 2, on a rod 8 actuated by means for example hydraulic, not shown.
At the start of the drilling operation, the lubricant, for example glass, in the form of a plate, powder or fiber, is placed on the upper face of the billet 5, housed in the container 6. The man drin is then approached. 1 of the billet. This cuts a washer of the same diameter from the lubricant, which is pushed through the billet. As the drilling operation proceeds, under the influence of heat and pressure, the lubricant 9 melts. partially while remaining viscous and flows constantly along the mandrel 1, covering.
a lubricating layer 9a the interior surface of the drilled hole.
Experience shows that, under these conditions, the drilling requires a distinctly less force than by known methods, that. the holes obtained are well centered and the wear of the mandrel becomes negligible, the results being even better if care is 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 operating temperature, while remaining viscous.
Pre-compression of the billet can be applied particularly well to the above process; it then takes place after the installation of the lubricant.
By way of example, we carried out the drilling of semi-hard steel billets having, before and after drilling in an appropriate container, the following dimensions:
EMI0003.0012
Before <SEP> drilling: <SEP> outside <SEP> diameter <SEP> 180 <SEP> mm
<tb> length <SEP> 400 <SEP> mm
<tb> After <SEP> drilling:
<SEP> outside <SEP> diameter <SEP> 185 <SEP> mm
<tb> length <SEP> 465 <SEP> mm
<tb> bore <SEP> 80 <SEP> mm We used, all other things being equal In a first operation, a man drin having a hemispherical end, similar to that shown in fig. 2; in a second operation, a concave man drin similar to that shown in FIG. 7.
In the first operation, the mandrel was out of order after drilling a ball. The hemispherical surface was severely eroded.
In the second operation, the mandrel 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 drilled billets exhibited an offset of less than one millimeter.