EP0116498A1 - Dispositif de refroidissement de fil pour machine a tréfiler - Google Patents

Dispositif de refroidissement de fil pour machine a tréfiler Download PDF

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EP0116498A1
EP0116498A1 EP84400173A EP84400173A EP0116498A1 EP 0116498 A1 EP0116498 A1 EP 0116498A1 EP 84400173 A EP84400173 A EP 84400173A EP 84400173 A EP84400173 A EP 84400173A EP 0116498 A1 EP0116498 A1 EP 0116498A1
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wire
capstan
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slots
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Dominique Petkovic
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C9/00—Cooling, heating or lubricating drawing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
    • B21C1/14—Drums, e.g. capstans; Connection of grippers thereto; Grippers specially adapted for drawing machines or apparatus of the drum type; Couplings specially adapted for these drums

Definitions

  • the present invention relates to a wire cooling device for a wire drawing machine.
  • wire cooling devices which are basically of two kinds: indirect cooling devices and direct cooling devices.
  • Indirect cooling consists of cooling by circulation of liquid the tools in contact with the wire, that is to say the die and the traction capstan.
  • the residence time of an elementary slice of wire in the die being extremely short, this cooling is very limited.
  • the capstan allows a large number of turns to be stored, thereby increasing the contact surface between the hot wire and the cooled capstan. This cooling is therefore more effective but is limited by its principle of heat exchange on the one hand, and by the purely linear contact between the round wire and the cylindrical capstan on the other hand.
  • Another method consists in spraying the cooling liquid from the outside directly onto the turns of wire accumulated on the capstan, which makes it possible to obtain a longer exposure of the wire to cooling.
  • Such a system would be effective but the runoff and centrifugation of liquid and the humid atmosphere surrounding the machine are practically not acceptable.
  • wire drawing machines being a function of its speed
  • the wire drawing machines are looking for more and more fast machines but as the heating is also a direct function of the speed one encounters a problem difficult to solve.
  • the outer wall of the capstan has other slots or grooves also connected to the source of pressurized air and intended to regulate the circulation of the coolant in the liner created.
  • the wire drawing machine comprises a wire drawing capstan 1 which is presented as a cylindrical body driven in rotation by a motor 2 and a transmission 3.
  • the lower part of the capstan 4 draws the wire 4a through the die 5 placed upstream.
  • Several turns are formed on the capstan by the operator when threading the machine in order to obtain the capstan effect necessary for drawing and in order to cover the cooling area on the capstan.
  • the turns of wire go up along the capstan before going to the downstream drawing block in the case of multiple drawing machines or to the wire receiving devices in the case of the last block of multiple machines. or in the case of monoblock drawing machines.
  • grooves 6 are formed slots 14 supplied with pressurized air in a manner similar to that of the orifices 10 of the grooves 9, by pipes 11a coupled to the rotary joint 12.
  • the rotary joints 8 and 12 can moreover be combined in a single double liquid-air joint.
  • the turns of wire 4a in intimate contact with each other and with the capstan, by the very fact of the wire drawing effort, constitute a jacket and the liquid provided by the grooves 6 creeps into the curvilinear triangular spaces 15 formed between the periphery of the capstan and the turns of wire.
  • This continuous space constitutes an Archimedes screw and the liquid is thus animated by an upward and rotary movement towards the upper layers of wire. This ascent is limited by the back pressure of the air coming from the slots 14.
  • the liquid is thus forced to travel along planes sersibly perpendicular to the axis of the capstan until it is collected by the slots or grooves 9 under the action of gravity and the air injected through the orifices 10 and evacuated through the orifices 13.
  • the orifices 10, 13 and 14 are connected by means of the pipes 11, 1aa and the rotary joint 12 to a suction system (not shown).
  • the device according to the invention is a mixed cooling device: direct and indirect of the wire, in the sense that the wire is subjected to the direct action of the coolant, on the one hand, and that the capstan is also internally cooled by this same liquid, thus participating in the cooling of the wire.
  • the efficiency of the device is further enhanced by the action of compressed air which not only dries the wire, but also helps the propagation of the coolant along the turns and facilitates its evacuation.
  • the device is completed by a chamber in which air circulates and traversed by the wire before its introduction into the soap maker and the die of the downstream drawing block.
  • the device according to the invention is, ultimately, of a higher efficiency than that of known cooling devices of which it completely overcomes all the disadvantages. It can be used alone or in conjunction with the die cooling system which, in any case, is necessary for the protection of the die itself.
  • the device is adaptable to any drawing machine of any design, single or multi-pass.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)

Abstract

Dispositif de refroidissement de fil pour machine à tréfiler comportant un cabestan de traction du fil, passant dans une filière, caractérisé en ce qu'il consiste en une pluralité de fentes ou gorges (6, 9), pratiquées dans la paroi externe du cabestan, alimentées les unes (6) en liquide de refroidissement et servant à amener ce liquide au contact du fil qui s'enroule sur le cabestan et dont les spires (4a) jointives, forment un chemisage externe au cabestan dans lequel circule le liquide de refroidissement; les autres (9) alimentées en air sous pression destiné à la reprise et à l'évacuation du liquide de refroidissement.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de refroidissement de fil pour machine à tréfiler.
  • La réduction de section d'un fil métallique par tréfilage, c'est-à-dire par traction à travers une filière au moyen d'un cabestan d'enroulement, comme tout procédé de déformation mécanique, engendre de la chaleur qui a pour effet d'augmenter la température du fil tréfilé et des outillages en contact avec ce fil. Cet accroissement de température modifie les caractéristiques mécaniques du fil. Cette modification est d'autant plus néfaste que les fils tréfilés sont en acier à teneur en carbone plus élevée et elle fait apparaître des phénomènes de vieillissement bien connus.
  • Il en est ainsi particulièrement en ce qui concerne les machines à tréfiler du type "à sec" où le lubrifiant utilisé pour faciliter le tréfilage est un produit pulvérulent et sec n'ayant aucun rôle refroidisseur.
  • Afin de limiter l'échauffement du fil et de le maintenir dans des limites acceptables du point de vue métallurgique, les machines à tréfiler modernes sont munies de dispositifs de refroidissement du fil qui sont en gros de deux sortes : les dispositifs à refroidissement indirect et les dispositifs à refroidissement direct.
  • Le refroidissement indirect consiste à refroidir par circulation de liquide les outillages en contact avec le fil, c'est-à-dire la filière et le cabestan de traction. Le temps de séjour d'une tranche élémentaire de fil dans la filière étant extrêmement court, ce refroidissement est très limité. Par contre, le cabestan permet d'emmagasiner un grand nombre de spires augmentant ainsi la surface de contact entre le fil chaud et le cabestan refroidi. Ce refroidissement est donc plus efficace mais est limité par son principe d'échange calorifique d'une part, et par le contact purement linéaire entre le fil rond et le cabestan cylindrique d'autre part.
  • Le refroidissement direct peut être envisagé seul ou en complément du refroidissement indirect et il est de deux types :
    • - à air : un soufflage autour du cabestan crée une chemise d'air ascendant et refroidit le fil accumulé sur le cabestan. Ce procédé est fré- quemment employé de pair avec le refroidissement intérieur par liquide du cabestan décrit ci-dessus. Il convient de noter que son efficacité est d'autant plus grande que le fil est d'un diamètre plus faible. Ses limites sont évidentes du fait de la faible chaleur spécifique de l'air. Les principaux inconvénients de cette façon de procéder sont le bruit et le brassage polluant des savons et résidus de savon de tréfilage toujours présents sur la machine,
    • - par liquide : plusieurs systèmes existent et consistent à arroser le fil pendant son parcours entre la sortie de la filière et le point de tangence avec la chasse du cabestan.
  • Ces systèmes s'avèrent peu efficaces sur les machines rapides, car, compte tenu du faible espace disponible, 1e temps de séjour du fil dans ces systèmes est compris entre quelques dixièmes et quelques centièmes de seconde. De plus, en cas de casse du fil, le liquide de refroidissement risque de traverser la filière et de se mélanger avec le savon de tréfilage situé en amont de la filière. Il faut noter également que ces systèmes exigent généralement la confection de soies d'enfilage considérablement plus longues et rendent l'enfilage de la machine plus délicat.
  • Un autre procédé consiste à pulvériser depuis l'extérieur le liquide de refroidissement directement sur les spires de fil accumulées sur le cabestan, ce qui permet d'obtenir une exposition plus longue du fil au refroidissement. Un tel système serait efficace mais les ruissellements et centrifugations de liquide et l'atmosphère humide environnant la machine ne sont pratiquement pas acceptables.
  • La production d'une machine à tréfiler étant une fonction de sa vitesse, les tréfileurs recherchent des machines de plus en plus rapides mais comme l'échauffement est également une fonction directe de la vitesse on se heurte à un problème difficile à résoudre.
  • Ce problème est résolu, conformément à l'invention, en pratiquant dans la paroi externe du cabestan des fentes ou gorges alimentées les unes en liquide de refroidissement, servant à amener ce liquide au contact du fil qui s'enroule sur le cabestan et dont les spires, jointives, forment un chemisage externe au cabestan dans lequel circule le liquide de refroidissement, les autres alimentées en air sous pression destiné à la reprise et à l'évacuation du liquide de refroidissement.
  • Conformément à l'invention, la paroi externe du cabestan présente d'autres fentes ou gorges reliées également à la source d'air sous pression et destinées à régulariser la circulation du liquide de refroidissement dans le chemisage créé.
  • Les divers caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description, qui va suivre, d'une de ses formes possible de réalisation. Il est bien précisé, qu'il s'agit uniquement d'un exemple et que toutes autres dispositions pourraient être adoptées sans sortir du cadre de l'invention.
  • Au cours de cette description on se réfère aux dessins ci-joints qui montrent :
    • Fig. 1 une vue schématique en élévation d'une machine à tréfiler dont le cabestan présente le dispositif suivant l'invention,
    • Fig. 2 une vue en coupe à échelle agrandie, par un plan axial, de ce cabestan.
  • Ainsi qu'on le voit sur la Fig. 1 la machine à tréfiler comporte un cabestan de tréfilage 1 qui se présente comme un corps cylindrique entraîné en rotation par un moteur 2 et une transmission 3. La partie inférieure du cabestan 4 tire le fil 4a à travers la filière 5 placée en amont. Plusieurs spires sont formées sur le cabestan par l'opérateur lors de l'enfilage de la machine afin d'obtenir l'effet cabestan nécessaire au tréfilage et afin de couvrir l'aire de refroidissement sur le cabestan. Au fur et à mesure du tréfilage, les spires de fil montent le long du cabestan avant d'aller au bloc de tréfilage aval dans le cas des machines à tréfiler multiples ou aux appareils de réception du fil dans le cas du dernier bloc des machines multiples ou dans le cas des machines à tréfiler monobloc.
  • Conformément à l'invention, le cabestan présente sur sa périphérie externe des fentes ou gorges débouchant à l'extérieur du cabestan et qui ont chacune leur rôle :
    • les fentes ou gorges 6 servent à amener le liquide de refroidissement aux spires de fil 4a qui s'enroulent sur le cabestan. Dans ce but, elles sont reliées, par des orifices 6a, à une canalisation 7 de liquide de refroidissement, eau par exemple, alimentée par un joint tournant 8, les fentes ou gorges 9, qui elles aussi débouchent à l'extérieur du cabestan et qui règnent sur une certaine hauteur, sont, à leur partie supérieure, reliées, par des orifices 10, à une alimentation Il en air comprimé par l'intermédiaire d'un joint tournant 12. A leur partie inférieure les fentes ou gorges 9 débouchent, par des orifices 13, traversant la paroi du cabestan, reliés à une canalisation (non représentée) de reprise et d'évacuation du liquide de refroidissement.
  • Au-dessus des gorges 6 sont pratiquées des fentes 14 alimentées en air sous pression de façon analogue à celle des orifices 10 des gorges 9, par des canalisations 11a couplées au joint tournant 12. Les joints tournants 8 et 12 peuvent d'ailleurs être réunis en un seul joint double liquide-air.
  • Grâce aux dispositions suivant l'invention, les spires de fil 4a, en contact intime entre elles et avec le cabestan, du fait même de l'effort de tréfilage, constituent une chemise et le liquide apporté par les gorges 6 s'insinue dans les espaces triangulaires curvilignes 15 formés entre la périphérie du cabestan et les spires de fil. Cet espace continu constitue une vis d'Archimède et le liquide est ainsi animé d'un mouvement ascensionnel et rotatif en direction des couches supérieures de fil. Cette ascension est limitée par la contre-pression de l'air provenant des fentes 14. Le liquide est ainsi forcé à cheminer suivant des plans sersiblement perpendiculaires à l'axe du cabestan jusqu'à ce qu'il soit collecté par les fentes ou gorges 9 sous l'action de la gravité et de l'air injecté par les orifices 10 et évacué par les orifices 13.
  • Suivant une variante de réalisation, les orifices 10, 13 et 14 sont branchés au moyen des tuyauteries 11, 1 la et du joint tournant 12 à un système d'aspiration (non représenté).
  • De ce qui précède il résulte que le dispositif suivant l'invention est un dispositif de refroidissement mixte : direct et indirect du fil, en ce sens que le fil est soumis à l'action directe du liquide de refroidissement, d'une part, et que le cabestan est également refroidi intérieurement par ce même liquide, participant ainsi au refroidissement du fil. L'efficacité du dispositif est encore renforcée par l'action de l'air comprimé qui, non seulement, sèche le fil, mais également aide à la propagation du liquide de refroidissement le long des spires et facilite son évacuation.
  • S'il est nécessaire de parfaire le séchage du fil, le dispositif est complété par une chambre dans laquelle de l'air circule et traversée par le fil avant son introduction dans le savonnier et la filière du bloc de tréfilage aval.
  • Le dispositif suivant l'invention est, en définitive, d'une efficacité supérieure à celle des dispositifs de refroidissement connus dont il pallie intégralement tous les inconvénients. Il peut être utilisé seul ou conjointement au système de refroidissement de filière qui, de toute manière, est nécessaire à la protection de la filière elle-même. Le dispositif est adaptable à toute machine à tréfiler de conception quelconque, mono- ou multi-passes.

Claims (4)

1. Dispositif de refroidissement de fil pour machine à tréfiler comportant un cabestan de traction du fil, passant dans une filière, caractérisé en ce qu'il consiste en une pluralité de fentes ou gorges (6, 9) pratiquées dans la paroi externe du cabestan, alimentées les unes (6) en liquide de refroidissement et servant à amener ce liquide au contact du fil qui s'enroule sur le cabestan et dont les spires (4a) jointives, forment un chemisage externe au cabestan dans lequel circule le liquide de refroidissement, les autres (9) alimentées en air sous pression destiné à la reprise et à l'évacuation du liquide de refroidissement.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des gorges ou fentes (14) alimentées en air sous pression, sont ménagées dans la paroi externe du cabestan au-dessus des gorges ou fentes (6) amenant le liquide de refroidissement aux spires de fil, de façon à régulariser la circulation du fluide de refroidissement entre les spires de fil et la paroi externe du cabestan.
3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les diverses fentes ou gorges (6, 9, 14) sont alimentées en fluides par des orifices dans lesquels débouchent des canalisations alimentées en fluides par au moins un joint tournant.
4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fentes ou gorges (9) de reprise du fluide de refroidissement sont, à leur partie supérieure, reliées à une source d'air sous pression et, à leur partie inférieure, par des orifices (13) à une canalisation d'évacuation du liquide de refroidissement.
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