Procédé d'extrusion à froid de sections métalliques La présente invention a pour objet un procédé d'extrusion à froid de sections métalliques d'un métal susceptible de déformation plastique.
Pour qu'il soit possible d'extruder un métal, il faut produire dans ce métal une température suffi samment élevée pour assurer la plasticité nécessaire. Un lingot à extruder peut être chauffé avant d'être placé dans le logement d'une presse à extruder, selon un procédé dit d'extrusion à chaud.
Dans le procédé connu jusqu'ici d'extrusion à froid, un lingot non préalablement chauffé est placé dans le logement de la presse, et la charge du pilon d'extrusion et sa vitesse au moment de l'impact doi vent être suffisamment élevées pour produire un degré modéré de plasticité. La faible plasticité in duite par cette méthode est accompagnée de tempé ratures d'extrusion relativement basses, ce qui néces site une forte charge sur le pilon pour produire l'ex trusion. Par le fait que les températures sont basses, il se produit un fort travail de durcissement du métal.
Cela signifie qu'il peut être impossible d'extruder la totalité du lingot métallique en une seule opération, ou qu'il faut limiter les dimensions du lingot à ex truder en une seule opération, et qu'un stade inter médiaire de recuit est nécessaire avant de continuer le travail de la pièce.
En conséquence, s'il est possible d'éliminer le durcissement pendant l'extrusion, le stade intermé diaire de recuit devient inutile et la déformation maximum peut être effectuée avec une quantité d'énergie minimum. Le durcissement du métal qui se produit pendant l'extrusion peut être écarté par la vitesse d'attaque du pilon, cette vitesse étant avan tageusement maintenue constante pendant l'extru sion.
Un but de l'invention est de fournir un procédé dans lequel on utilise une pression de charge mini mum du pilon au taux d'extrusion requis, pression qui est nécessaire pour obtenir l'extrusion d'un lin got de dimensions données de tout métal capable d'une déformation plastique de manière à produire la haute température requise dans les plans de glis sement pour obtenir la plasticité nécessaire à l'inté rieur du lingot et permettre un mouvement d'extru sion à grande vitesse, afin que le métal soit extrudé à une température et une vitesse telles qu'aucun dur cissement ne se produise.
On peut envisager un autre facteur qui joue un rôle dans l'extrusion à froid. Il s'agit de la vitesse d'attaque du pilon, c'est-à-dire la vitesse du pilon au moment où il frappe le lingot de métal. Une fois que la charge minimum du pilon a été calculée, comme indiqué plus haut, il est désirable de régler la vitesse d'attaque du pilon jusqu'à ce que les tem pératures des plans de glissement produites puissent être à leur tour contrôlées de manière à augmenter ou diminuer le durcissement admis dans le métal.
Ainsi, une très forte vitesse d'attaque entraîne des températures des plans de glissement très élevées, qui produiront une pièce extrudée complètement recuite. De faibles vitesses et températures produiront un degré modéré de durcissement. Un contrôle des propriétés physiques de l'article fini peut être ainsi exercé. Il est évident que par suite des caractéristiques différentes des divers métaux et des variations pos sibles du taux d'extrusion, la charge sur le pilon pour obtenir une extrusion satisfaisante varie selon les métaux et les taux d'extrusion.
Le procédé envi- sagé doit permettre d'obtenir très facilement la charge minimum requise sur le pilon, pour un métal donné et pour un taux d'extrusion particulier.
Par taux d'extrusion , on entend le rapport entre la surface de la section transversale du lingot et la surface de la section transversale de la pièce extrudée.
Dans la présente description, il est question de charge d'écoulement au moins approximative . Une distinction est nécessaire entre une charge d'écoulement et une charge d'écoulement approxi mative par le fait que, dans certains métaux, il n'est pas possible de déterminer exactement la véritable charge d'écoulement. Mais même pour ces métaux, il est toujours possible de déterminer deux points de la courbe des charges entre lesquels se trouve la véritable charge d'écoulement.
Le plus élevé de ces deux points indique une position sur la courbe pour laquelle il se produit une petite déformation plasti que ou un état permanent, tandis que le point infé rieur est proche de la limite élastique, La charge d'écoulement approximative est déterminée en con sidérant la moyenne entre ces deux points, et le pro cédé d'extrusion envisagé est applicable à tous les métaux dont la charge d'écoulement approximative ainsi définie peut être déterminée, en plus des mé taux pour lesquels la véritable charge d'écoulement est facile à obtenir.
Le procédé objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on applique au pilon d'une presse à extru der au moins une pression minimum pour une sur face donnée de la face de la matrice, pour une extru sion en avant, ou de la section transversale du pilon, pour une extrusion en arrière, fonction de la charge d'écoulement au moins approximative, de la diffé rence entre la charge de rupture maximum (relative à la surface initiale) et la charge de rupture réelle (relative à la surface de la section extrudée) du métal à extruder, et du taux d'extrusion désiré.
Pour déterminer la pression de charge du pilon d'extrusion et permettre l'extrusion d'un lingot de dimension donnée et de métal donné, ladite fonction est définie par l'équation
EMI0002.0023
Y étant la pression de charge minimum du pilon pour une surface de 6,45 cmz de la face de la ma trice pour l'extrusion en avant, ou de la surface transversale du pilon pour l'extrusion en arrière, y la charge d'écoulement au moins approximative du métal, z la différence entre la charge de rupture maximum (relative à la surface initiale) et la charge de rupture réelle (relative à la surface réelle de la section extrudée), toutes ces grandeurs étant expri mées, par exemple,
en kg/cm2, et A le taux d'extru sion.
Il faut noter que l'équation ci-dessus donne la charge minimum requise sur le pilon. Mais on a trouvé avantageux dans la mise en oeuvre du pro cédé de dépasser la pression minimum calculée, par exemple de 5 %.
En fait, la pression de charge minimum du pilon pour une surface donnée de la face de la matrice, nécessaire pour extruder tout lingot de dimension donnée, peut être facilement calculée par la formule ci-dessus. La vitesse d'attaque du pilon peut être ainsi réglée jusqu'à ce que les températures des plans de glissement assurent la plasticité maximum, et une extrusion satisfaisante est obtenue avec la pression déterminée sur le lingot.
Envisageons un exemple de détermination de la charge du pilon pour l'extrusion d'un tube à partir d'un lingot d'aluminium pur, c'est-à-dire à 99,6 à 99,8 % de pureté Supposons qu'on désire obtenir un tube extrudé d'un diamètre extérieur de<B>1,82</B> cm à partir d'un lingot de 4,45 cm de diamètre, de 7 cm de longueur, et présentant un trou de 1,82 cm, sa surface étant donc égale à 12,9 ctW. La surface du tube extrudé représente les 2 fl/o de la surface du lingot, soit 0 = 50. Avant de pouvoir résoudre l'équation, il faut, premièrement, déterminer la charge de rup ture et la charge d'écoulement du métal.
Les essais effectués sur un lingot tel que celui défini plus haut ont donné une charge d'écoulement de 228 kg/cm' et une différence entre la charge de rupture maxi mum et la charge de rupture réelle de 649 kg/cm'. L'équation ci-dessus donne
EMI0002.0037
Par conséquent, si un lingot d'aluminium pur de dimensions ci-dessus doit être extrudé et si le taux d'extrusion doit être égal à 50, une pression de charge minimum de 10 240 kg/cm2 doit être prévue sur la face de la matrice. La formule donne Y pour une surface de 6,45 cm2. Comme la surface du lingot est de<B>12,
9</B> cm'z, la charge minimum totale du pilon doit être de 10 240 - 2 = 20 480 kg.
Il est évident que l'on peut obtenir de la même manière la charge du pilon pour tout autre lingot d'aluminium pur de dimensions données. Envisageons comme autre exemple un lingot en un alliage d'aluminium, de silicium et de magnésium, les dimensions du lingot étant les mêmes que pré cédemment et le"taux d'extrusion étant également de 50.
Les essais donnent les résultats suivants : charge d'écoulement 386 kg/cm2 ; différence entre la charge de rupture maximum (relative à la surface initiale) et la charge de rupture réelle (relative à la surface réelle de la section extrudée) 665 kg/cm2. L'équation ci-dessus donne dans. ce cas Y = 10 950 kg/cm2. La matrice a la même section transversale que dans le premier exemple, de sorte que la charge totale minimum du pilon doit être de 21<B>900</B> kg.
On admet que l'équation ci-dessus peut être uti lisée pour déterminer la pression de charge minimum d'un pilon d'extrusion quand il s'agit d'extruder un métal quelconque capable d'une déformation plasti que. Dans certains cas cependant, comme indiqué plus haut, il peut être nécessaire d'augmenter la pression du pilon.
Il faut remarquer enfin que, en déterminant, dans le présent procédé, la pression de charge mini mum du pilon pour une surface donnée de la face de la matrice, nécessaire pour extruder certains mé taux, ladite pression minimum peut nécessiter l'em ploi de vitesses du pilon d'extrusion si élevées qu'el les ne sont plus possibles pratiquement, ou une charge telle sur le pilon qu'aucun acier ou alliage connu ne pourrait résister.
Il est évident dans ces cas que, pour pouvoir extruder les métaux de manière satis faisante, il peut être nécessaire de chauffer préala blement le lingot afin de rendre ses propriétés phy siques comparables à celles d'un lingot métallique pouvant être extrudé sans chauffage préalable. L'ex pression extrusion à froid comprend un tel chauf fage léger préalable du lingot.