EP3071716A1 - Procédé de tréfilage d'un fil d'acier comprenant un taux de carbone en masse compris entre 0,05 % inclus et 0,4 % exclu - Google Patents

Procédé de tréfilage d'un fil d'acier comprenant un taux de carbone en masse compris entre 0,05 % inclus et 0,4 % exclu

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Publication number
EP3071716A1
EP3071716A1 EP14802415.1A EP14802415A EP3071716A1 EP 3071716 A1 EP3071716 A1 EP 3071716A1 EP 14802415 A EP14802415 A EP 14802415A EP 3071716 A1 EP3071716 A1 EP 3071716A1
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EP
European Patent Office
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wire
diameter
steel
steps
son
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14802415.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Arnaud Verleene
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Michelin Recherche et Technique SA France
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Filing date
Publication date
Application filed by Michelin Recherche et Technique SA Switzerland, Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA, Michelin Recherche et Technique SA France filed Critical Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Publication of EP3071716A1 publication Critical patent/EP3071716A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D07B2205/305—Steel characterised by the carbon content having a low carbon content, e.g. below 0,5 percent respectively NT wires

Definitions

  • a process for drawing a steel wire comprising a carbon content by weight of between 0.05% inclusive and 0.4% excluded
  • the invention relates to a wire drawing process of a steel wire, in particular for a tire.
  • a carcass reinforcement tire for example radial, comprises a tread, two inextensible beads, two flanks connecting the beads to the tread and a crown reinforcement disposed circumferentially between the carcass reinforcement and the body. tread.
  • the crown and / or carcass reinforcement comprises one or more rubber plies, possibly reinforced by reinforcement elements or reinforcements such as single metal wires or metal cables coming from the assembly of several single metal wires.
  • the metal reinforcements are made of steel.
  • the crown reinforcement generally consists of at least two superimposed vertex plies, sometimes called “working” or “crossed” plies, whose reinforcement cables, generally metallic, are arranged substantially parallel to each other. to others within a web, but crossed from one web to another, that is to say inclined, symmetrically or otherwise, with respect to the median circumferential plane, of an angle which is generally understood between 10 ° and 45 ° depending on the type of tire.
  • the crossed plies may be supplemented by various other plies or layers of auxiliary rubber, of varying widths depending on the case, with or without reinforcements.
  • protection plies responsible for protecting the rest of the crown reinforcement from external aggressions, perforations, or so-called “hooping” plies comprising reinforcements oriented substantially in the circumferential direction (so-called “zero degree” plies), whether radially external or internal to the crossed plies.
  • the invention aims to provide a metal reinforcement less sensitive to fatigue and corrosion.
  • the wire used has a relatively low mass C of carbon.
  • wire drawability is improved, i.e. the possibility of obtaining a relatively small diameter d from a relatively large diameter.
  • the relatively low mass C of carbon mass allows a rational deformation ⁇ 'high which allows to sufficiently wet the wire to impart sufficient or even high mechanical strength properties, including a maximum stress before breaking sufficiently high.
  • the yarn obtained by the process according to the invention is much less sensitive to fatigue and corrosion which improves the endurance of the tire and offsets its initial deficit in maximum stress before rupture.
  • the maximum breaking stress or breaking strength is the force required to break the wire.
  • the measurements of maximum stress before rupture denoted R (in MPa) are carried out according to the ISO 6892 standard of 1984.
  • uninterrupted series of drawing steps it is meant that the wire performs a series of successive passages in several drawing dies, each passage in each drawing die corresponding to a drawing step. Apart from the last passage, each passage in a sector is followed directly by a passage in the chain that follows.
  • the wire undergoes no steps, in particular heat treatment or coating, other than a drawing step between two drawing steps of the series. In other words, the wire undergoes no steps, in particular heat treatment or coating, between two directly successive drawing steps of the series.
  • the micro-structure of the steel is integrally ferrite, pearlite or a mixture of these microstructures. This microstructure is preferably observed on the diameter wire.
  • the micro-structure of the steel is devoid of martensite and / or bainite.
  • a ferritic-martensitic microstructure causes decohesion between the ferritic and martensitic phases, which is undesirable.
  • a martensitic microstructure is not sufficiently ductile to allow wire drawing which would break too frequently.
  • a ferritic, pearlitic or ferrito-pearlitic micro-structure can be distinguished from another micro-structure, in particular martensitic or bainitic, by metallographic observation, preferably on the diameter wire.
  • the ferritol pearlitic microstructure has ferrite grains as well as lamellar pearlitic zones.
  • the martensitic micro-structure comprises slats and / or needles which those skilled in the art will be able to distinguish between ferrite-pearlitic and pearlitic micro-structures from grains and lamellae.
  • the microstructure of the steel is entirely ferrito- pearlitic.
  • the wire is made of steel, that is to say that it consists mainly (that is to say for more than 50% by weight) or completely (for 100% by weight) of steel such as defined in standard NF EN10020.
  • a steel is a material containing more iron than any other element and with a carbon content of less than 2% and contains other alloying elements.
  • the steel optionally includes other alloying elements.
  • the steel is a non-alloy steel as defined in the NF EN10020 standard.
  • the steel comprises, in addition to carbon and iron, other known alloying elements in quantities in accordance with the NF EN10020 standard.
  • the steel is an alloy steel as defined in the NF EN10020 standard.
  • the steel comprises, in addition to carbon and iron, other known alloying elements.
  • the steel is a stainless steel as defined in the NF EN 10020 standard.
  • the steel comprises at least 10.5% by weight of chromium and at most 1, 2% by mass of carbon.
  • ⁇ ' ⁇ 4.3 preferably ⁇ ' ⁇ 4.5 and more preferably ⁇ ' ⁇ 5.
  • the yarn has a carbon content in mass C such that 0.07% ⁇ C ⁇ 0.3%, preferably 0.1% ⁇ C ⁇ 0.3% and more preferably 0 , 15% ⁇ C ⁇ 0.25%.
  • - d ' is greater than or equal to 1 mm and preferably to 1, 3 mm.
  • the diameter of is large enough to obtain high mechanical properties by hardening the wire.
  • d is less than or equal to 2.5 mm, preferably 2.2 mm and more preferably less than 2 mm.
  • the diameter of is small enough to allow the work hardening to the final diameter of the wire.
  • d is greater than or equal to 0.10 mm and preferably 0.12 mm.
  • d is less than or equal to 0.40 mm, preferably 0.25 mm, more preferably 0.23 mm and even more preferentially 0.20 mm.
  • the uninterrupted series of wire drawing steps is carried out from the diameter of the diameter to the wet diameter.
  • the wire By drawing in a humid medium, it is understood that the wire circulates in a liquid medium, for example an aqueous solution.
  • a liquid medium for example an aqueous solution.
  • the drawing lubricant in a wet drawing is in liquid form.
  • the traction means for example capstans, are exposed to the liquid medium, for example the aqueous solution.
  • the method comprises, before the series of wire drawing steps of the diameter diameter diameter, an uninterrupted series of wire drawing steps of a diameter D to the diameter of.
  • the wire undergoes no steps, in particular heat treatment or coating, other than a drawing step between two drawing steps of the series.
  • the wire undergoes no steps, in particular heat treatment or coating, between two directly successive drawing steps of the series.
  • one carries out the series of steps of wire drawing of the diameter of the wire towards the diameter of in dry medium.
  • the wire circulates in a gaseous medium, for example ambient air.
  • a gaseous medium for example ambient air.
  • the drawing lubricant during drawing in a dry medium is in pulverulent form.
  • the means of traction for example capstans, are exposed to the ambient air.
  • the rational strain ⁇ 2. ⁇ (D / d) is such that ⁇ 6.5, preferably ⁇ ⁇ 6.75 and more preferably ⁇ ⁇ 7.2 and even more preferably ⁇ 7 5.
  • D is greater than or equal to 4 mm, preferably 5 mm.
  • the wire of diameter is advantageously heat treated.
  • the wire of diameter is coated with at least one metal layer.
  • the invention also relates to a wire that can be obtained from the method according to the invention.
  • the son or strands undergo both a collective twist and an individual twist around their own axis, which generates a torque of untwisting each of the son or strands.
  • One can also obtain a semi-finished element comprising a rubber matrix in which is embedded at least one wire obtained by the method according to the invention.
  • the rubber matrix comprises at least one diene elastomer, a reinforcing filler, a vulcanization system and various additives.
  • diene elastomer of the rubber matrix is generally meant an elastomer derived at least in part (ie a homopolymer or a copolymer) of monomers dienes (monomers bearing two carbon-carbon double bonds, conjugated or not) .
  • the diene elastomers in known manner, can be classified into two categories: those called “essentially unsaturated” and those said “essentially saturated”.
  • the diene elastomer of the rubber matrix is chosen from the group of diene elastomers (essentially unsaturated) consisting of polybutadienes (BR), synthetic polyisoprenes (IR), natural rubber (NR), copolymers of butadiene, isoprene copolymers and mixtures of these elastomers.
  • Such copolymers are more preferably selected from the group consisting of butadiene-styrene copolymers (SBR), isoprene-butadiene copolymers (BIR), isoprene-styrene copolymers (SIR), isoprene-copolymers of butadiene-styrene (SBIR) and mixtures of such copolymers.
  • SBR butadiene-styrene copolymers
  • BIR isoprene-butadiene copolymers
  • SIR isoprene-styrene copolymers
  • SBIR isoprene-copolymers of butadiene-styrene
  • the rubber matrix may contain a single diene elastomer or a mixture of several diene elastomers, or the diene elastomers may be used in combination with any type of synthetic elastomer other than diene, or even with polymers other than elastomers for example thermoplastic polymers.
  • carbon black or an inorganic filler preference is given to carbon black or an inorganic filler. More particularly, carbon blacks are suitable for all carbon blacks, especially blacks of the HAF, ISAF, SAF type conventionally used in tires. By way of nonlimiting examples of such blacks, mention may be made of N115, N134, N234, N330, N339, N347 and N375 blacks. However, the carbon black can of course be used in cutting with reinforcing fillers and in particular other inorganic fillers. Such inorganic fillers include silica, especially highly dispersible silicas.
  • inert fillers such as clay particles, bentonite, talc, chalk, kaolin, usable for example in flanks or strips of colored tire bearing.
  • the rubber matrix may also comprise all or part of the usual additives usually used in elastomer compositions intended for the manufacture of tires, for example plasticizers or extension oils, which are of aromatic nature. or non-aromatic, pigments, protective agents such as anti-ozone waxes, chemical antiozonants, anti-oxidants, anti-fatigue agents, reinforcing resins, acceptors (eg novalaque phenolic resin) or donors methylene (eg HMT or H3M).
  • plasticizers or extension oils which are of aromatic nature. or non-aromatic, pigments, protective agents such as anti-ozone waxes, chemical antiozonants, anti-oxidants, anti-fatigue agents, reinforcing resins, acceptors (eg novalaque phenolic resin) or donors methylene (eg HMT or H3M).
  • the rubber matrix also comprises a vulcanization system based on either sulfur, or sulfur and / or peroxide donors and / or bismaleimides, vulcanization accelerators, vulcanization activators.
  • the vulcanization system itself is preferably based on sulfur and a primary vulcanization accelerator, in particular a sulfenamide type accelerator, as selected from the group consisting of 2-mercaptobenzothiazyl disulfide (MBTS).
  • a primary vulcanization accelerator in particular a sulfenamide type accelerator, as selected from the group consisting of 2-mercaptobenzothiazyl disulfide (MBTS).
  • MBTS 2-mercaptobenzothiazyl disulfide
  • CBS N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide
  • DCBS N, N-dicyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide
  • TBBS N-tert-butyl-2-benzothiazyl sulfenamide
  • TBSI N-tert-butyl-2-benzothiazyl sulfenimide
  • the invention also relates to a tire comprising a wire that can be obtained by the method according to the invention.
  • the tire is intended for passenger vehicles, industrial vehicles chosen from light trucks, heavy vehicles such as "heavy goods vehicles” - ie, metro, buses, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers). , off-the-road vehicles -, agricultural or engineering machinery, aircraft, other transport or handling vehicles. More preferably, the tire is intended for heavy vehicles, agricultural or civil engineering machinery, aircraft, other transport vehicles or handling.
  • the wire is intended to reinforce a crown reinforcement and / or tire carcass. More preferably, the wire is intended to reinforce a tire carcass reinforcement.
  • the tire is for heavy-vehicle type vehicle comprising a carcass reinforcement comprising at least one wire obtained by the method according to the invention.
  • Figure 1 a sectional view perpendicular to the circumferential direction of a tire comprising a wire obtainable by the method according to the invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating steps of a drawing process according to the invention.
  • Fig. 3 is an optical microscope view of a ferritol pearlitic microstructure
  • Figure 4 is a scanning electron microscope view of a ferrito-pearlitic microstructure
  • Figure 5 is an optical microscope view of an acicular ferritic micro-structure (so-called Windmanstatten).
  • the tire 10 has a vertex 12 reinforced by a crown reinforcement 14, two sidewalls 16 and two beads 18, each of these beads 18 being reinforced with a rod 20.
  • the top 12 is surmounted by a tread not represented in this schematic figure.
  • a carcass reinforcement 22 is wound around the two rods 20 in each bead 18 and comprises an upturn 24 disposed towards the outside of the tire 10 which is shown here mounted on a rim 26.
  • the carcass reinforcement 22 is in known manner constituted by at least one sheet reinforced by son or cables. These wires or cables of the carcass reinforcement are said to be “radial”, that is to say that these wires or cables are arranged practically parallel to each other and extend from one bead to the other to form an angle between 80 ° and 90 ° with the median circumferential plane (plane perpendicular to the axis of rotation of the tire which is located halfway between the two beads 18 and passes through the middle of the crown reinforcement 14 ).
  • the crown reinforcement 14 comprises at least one ply reinforced by son or cables according to the invention. In this crown reinforcement 14 schematized in a very simple manner in FIG.
  • the son or cables of the invention may, for example, reinforce all or part of the working crown plies, or the plies (or half-plies) vertex triangulation and / or protection top plies, when such triangulation top or protection plies are used.
  • the crown reinforcement 14 of the tire of the invention may of course comprise other crown plies, for example one or more crown plies.
  • the tire 10 also comprises, in a known manner, a layer of rubber or inner elastomer (commonly called “inner rubber”) which defines the radially inner face of the tire and which is intended to protect the carcass reinforcement of air diffusion from the interior space to the tire.
  • inner rubber commonly called “inner rubber”
  • it may further comprise an intermediate reinforcing elastomer layer which is located between the carcass reinforcement and the inner layer, intended to reinforce the inner layer and, therefore, the carcass reinforcement, also intended to partially relocate the forces suffered by the carcass reinforcement.
  • the tire is manufactured by assembling the various elements described above in the form of semi-finished elements comprising a rubber matrix in which are embedded the son or cables. [070] EXAMPLES OF CABLES COMPRISING WIRES OBTAINED BY THE PROCESS ACCORDING TO THE INVENTION
  • crown reinforcement and / or carcass are reinforced by cables, they are manufactured by assembling several son of steel according to the invention, either by wiring or by twisting.
  • the crown reinforcement and / or carcass is reinforced by cables according to the invention, chosen in particular from the layered cables of structure 1 + 3 + 8, 1 + 6 + 11, 1 + 6 + 12, 2 + 7, 3 + 8, 3 + 9, 3 + 9 + 15 and strand cables with structure 3 x (1 +5) , (1 +6) x (3 + 8), (1 + 6) x (3 + 9 + 15), (1 + 6) x (4 + 10 + 16).
  • cables that can reinforce the crown and / or carcass reinforcement are also described in document WO 2010/139583.
  • the crown and / or carcass reinforcement is reinforced by cables according to the invention and in particular chosen from the 2 + 1, 2+ structural cables. 2, 2 + 4 and 4x3.
  • the cables according to the invention can be gummed in situ, as described, inter alia, in WO 2010/139583.
  • crown and / or carcass reinforcement may also be reinforced by one or more unitary son in accordance with the invention but not assembled.
  • the wire is made of steel.
  • the steel is a non-alloy steel as defined in the NF EN 10020 standard. Alloy or stainless steel wires as defined in the NF EN10020 standard are also conceivable.
  • the steel used can therefore preferably comprise elements of known alloys such as for example Mn, Si, P, S, N, V, Cr, Mo, Ni, B and Co (see for example Research Disclosure 34984 - "Micro-alloyed steel cord constructions for tires” - May 1993, Research Disclosure 34054 - "High tensile strength steel cord constructions for tires” (August 1992) for adapting steel.
  • the preferred unalloyed steel according to the NF EN10020 standard comprises at most 1.65% by weight and more preferably between 0.3 and 0.7% by weight of manganese, here 0.583%.
  • the preferential unalloyed steel according to the NF EN10020 standard comprises at most 0.60% by weight and more preferably between 0.1 and 0.3% by weight of silicon, in this case 0.161%.
  • the preferential unalloyed steel according to the NF EN10020 standard comprises at most 0.10% by weight and more preferably at most 0.045% by weight of phosphorus, here 0.0085%.
  • the preferential unalloyed steel conforming to the NF EN10020 standard comprises at most 0.10% by weight and more preferably at most 0.045% by weight of sulfur, here 0.0151%.
  • the preferential unalloyed steel according to the NF EN10020 standard comprises at most 0.10% by weight and more preferably at most 0.008% by mass of nitrogen, in this case 0.0029%.
  • the preferential unalloyed steel conforming to the NF EN10020 standard comprises at most 0.10% by weight and more preferably at most 0.05% by weight and even more preferably 0.02% of vanadium, in this case 0%.
  • the preferential unalloyed steel conforming to the NF EN10020 standard comprises at most 0.30% by weight of chromium.
  • the steel used comprises a chromium content in Cr mass such that Cr ⁇ 10.5%, preferably such that Cr ⁇ 5%, more preferably such as Cr ⁇ 1%, and even more preferentially such as Cr ⁇ 0.2%. and here 0.039%.
  • the preferential unalloyed steel conforming to the NF EN10020 standard comprises at most 0.08% inclusive, more preferably at most 0.05% included, and even more preferably at most 0.02% inclusive massed terminal of molybdenum, here 0.009%.
  • the preferential unalloyed steel conforming to the NF EN10020 standard comprises at most 0.3% inclusive of nickel, in this case 0.026%.
  • the preferential unalloyed steel conforming to the NF EN10020 standard comprises at most 0.0008% inclusive of boron by weight, here 0.0002%.
  • the preferential unalloyed steel conforming to the NF EN10020 standard comprises at most 0.3% inclusive, preferably at most 0.01% inclusive, and more preferably at most 0.001% inclusive cobalt, here 0%.
  • the microstructure of the steel is selected from ferrite, perlite and mixtures of these microstructures.
  • the wire is preferably made of ferritobalititic steel, illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • the steel used comprises a carbon content C, expressed in%, by mass of steel such that 0.05% ⁇ C ⁇ 0.4 %.
  • the wire may be coated with a metallic layer, for example improving the properties of use of the wire, or the properties of use of the wire, the cable and / or the tire themselves, such as the properties of the wire. adhesion, resistance to corrosion or resistance to aging.
  • the wire is coated with a layer of brass (Cu-Zn alloy) or zinc.
  • the wire may be free of metal coating.
  • the son of the examples of Table 1 have a diameter d greater than or equal to 0.10 mm and preferably 0.12 mm.
  • the son of the examples of Table 1 have a diameter d less than or equal to 0.40 mm, preferably 0.25 mm, more preferably 0.23 mm and even more preferably 0.20 mm.
  • the F1 to F4 son are such that R ⁇ 1500 MPa.
  • the F1 and F2 wires are such that R ⁇ 1800 MPa and preferably R ⁇ 1900 MPa.
  • the son F3 and F4 are such that R ⁇ 2000 MPa and preferably R ⁇ 2100 MPa.
  • FIG. 2 is a diagram of a method for drawing wire as described above.
  • a steel wire with an initial diameter D ⁇ 4, preferably D ⁇ 5, in this case equal to 5.5 mm and having a maximum breaking stress of between 300 MPa and 700 MPa, in this case R 525 MPa.
  • the yarn, called machine wire is stored as a boot on a reel from which it is unrolled by automated unwinding means, for example a unwinder.
  • the micro-structure of the steel is ferrito-pearlitic.
  • a descaling step 200 of the machine wire the wire rod is passed through several successive pulleys and in two trainers each formed by several pulleys, the pulleys of each blocker being mounted in rotation along an axis perpendicular to the axis. rotation of the pulleys of the other trainer. This removes a layer of iron oxides, called calamine, present on the surface of the wire rod.
  • the wire rod is coated with a layer of an adhesion promoter of a drawing lubricant.
  • the steps 400i to 400 n are intended to reduce the wire diameter of the initial diameter D to an intermediate diameter of, for example greater or equal to 1 mm and preferably at 1, 3 mm and for example less than or equal to 2.5 mm and preferably to 2.2 mm and more preferably to 2 mm.
  • the steps 400i to 400 n form an uninterrupted series of dry medium in steps of drawing of the wire diameter D of the initial to the intermediate diameter.
  • Each step 400i to 400 n is in dry wire drawing step in which the wire is passed into a lower diameter die to the diameter of the wire upstream of the die.
  • the wire has a diameter downstream of the die less than the diameter upstream of the die.
  • the diameter of each die is less than the diameter of the die upstream.
  • a drawing lubricant is used in pulverulent form.
  • a heat treatment step 500 the metallographic structure of the intermediate diameter wire d is modified to regenerate the structure of the wire rod.
  • the skilled person knows how to find the various parameters of this step, for example in "The basic principles of the heat treatment of steels", André Constant and Guy Henry, ISBN 2-85330-083-8.
  • the wire of intermediate diameter is heated to a temperature greater than or equal to the austenization temperature of the steel, here greater than or equal to 850 ° C.
  • the austenization temperature of the steel here greater than or equal to 850 ° C.
  • the austenization temperature it must reach.
  • the micro-structure obtained during subsequent cooling is an acicular ferrite (known as Windmanstatten), illustrated in FIG. 5, and not a ferrito-pearlitic structure.
  • the wire of intermediate diameter is cooled to give the steel a ferrito-pearlitic micro-structure.
  • the wire is cooled to avoid the formation of microstructure other than a structure pearlitic, ferritic or ferrito-pearlitic.
  • a too fast cooling rate would lead to a ferritic acicular, bainitic or martensitic micro-structure.
  • the person skilled in the art knows how to determine the cooling rate as a function of the chemical composition of the steel, of the austenitization temperature by means of abacuses available in particular in the document "Atlas of the curves for converting French-made steels". , IRDIS, 1974.
  • the intermediate diameter wire is coated with at least one metal layer, here a brass layer.
  • Steps 700i to 700 m are intended to reduce the diameter of the wire of the intermediate diameter to the final diameter d and increase the maximum breaking stress of the wire.
  • the steps 700i to 700m form an uninterrupted series of wet wire drawing steps of the yarn of the intermediate diameter d 'to the final diameter d.
  • Each step 700i to 700 m is a wet drawing step in which the wire is passed through a die of diameter less than the diameter of the wire upstream of the die.
  • the wire has a diameter downstream of the die less than the diameter upstream of the die.
  • the diameter of each die is less than the diameter of the die upstream.
  • the steps 700i to 700 m will be carried out in a dry medium.
  • Thread pulling means positioned downstream of each die allow to exert sufficient traction force to pull the wire through each die.
  • the traction means and the dies are immersed in a liquid bath of drawing lubricant, for example as described in WO 2008/113481.
  • the drawing process thus comprises N uninterrupted series of drawing steps, for example one in a dry environment and one in a wet environment.
  • N 2.
  • eT 2.In (D / d).
  • the drawing process comprises M heat treatment step (s) aimed at regenerating the structure of the wire rod.
  • M 1 which reduces the industrial cost of wire diameter d.
  • the yarn is obtainable by the method according to the invention.
  • Table 2 shows different values of the characteristics of the yarns obtained by the process according to the invention and from the state of the art.
  • wires F1 to F4 ⁇ ⁇ 3, preferably ⁇ ⁇ 2.75. It will be noted that, for the wires F1 to F3, more preferentially ⁇ ⁇ 2.5. It will also be noted that, for the wires F1 to F4, ⁇ 6.5 and preferably ⁇ 6.75. For the wire F3, more preferably ⁇ 7.2. For the wire F4, it is even more preferentially ⁇ 7.5. In addition, it will be noted that, unlike the son EDT1 and EDT2, we have ⁇ '> 4. For the wire F1, we have ⁇ ' ⁇ 4.3. For the son F2 to F4, it is preferably ⁇ ' ⁇ 4.5. More preferentially, for the wire F4, one has ⁇ ' ⁇ 5. [0121] TESTS AND COMPARATIVE TESTS
  • the F1, F2 son obtained by the process according to the invention break at significantly higher stresses than those of the state of the art, and this in a humid environment, thus illustrating one of the advantages of the invention.
  • the initial breaking stress of F1, F2 son is significantly lower than that of son EDT1 and EDT2
  • the fatigue-corrosion endurance of son F1, F2 is significantly higher than son EDT1 and EDT2.
  • a first type of cable (C1 and C1 I) having a structure (1 + 6 + 12) ⁇ 0.18 was tested during a wavy tensile test.
  • This test measures the endurance limit of each cable tested.
  • each cable is subjected to a voltage variation between two extremes defining an amplitude, and this for a predetermined number of cycles, in this case 5 cycles. If the cable breaks, we repeat the test with a lower amplitude and if the wire does not break, we start the test with a higher amplitude.
  • the value of the endurance limit is thus determined step by step, for example by the so-called staircase method. This test was carried out under two different conditions: under a dry atmosphere (less than 8% relative humidity) and under a humid atmosphere (more than 60% relative humidity).
  • the CM cable using the F2 son obtained by the method according to the invention has a significantly lower degradation to the cable C1 of the state of the art using EDT2 son in both dry and wet environment illustrating thus one of the advantages of the invention.
  • the breaking stress and the breaking force of the cable CM are smaller than those of the cable C1, the fatigue-corrosion endurance of the cable CM is much greater than that of the cable C1.
  • a second type of cable (C2 using son EDT1, CI2A using F1 son, CI2B using F2 son) having a structure 3x0,18 mm during a test of rotating bending similar to that used was tested. for the previous thread test.
  • the descaling step 200 may be carried out by the action of a chemical agent, for example acid.
  • step 600 it is possible to coat the intermediate diameter wire only with a layer of zinc.
  • the wire could be covered with a metal layer other than brass or zinc, whose function, for example, is to improve the resistance to corrosion of the wire and / or their adhesion to the rubber, for example a thin layer Co, Ni, Al, an alloy of two or more of Cu, Zn, Al, Ni, Co, Sn.

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Abstract

Le procédé de tréfilage d'un fil d'acier s'applique à un fil présentant un taux de carbone en masse C tel que 0,05% < C < 0,4 % et une microstructure intégralement ferritique, perlitique ou ferrito-perlitique. Le procédé comprend une série ininterrompue d'étapes (7001 - 700m) de tréfilage du fil d'un diamètre d' vers un diamètre d, d' et d étant exprimés en mm, dans lequel la déformation rationnelle ε'=2.In (d'/d) est telle que ε' > 4.

Description

Procédé de tréfilage d'un fil d'acier comprenant un taux de carbone en masse compris entre 0,05 % inclus et 0,4 % exclu
[001] L'invention concerne un procédé de tréfilage d'un fil en acier, notamment pour pneumatique.
[002] Un pneumatique à armature de carcasse, par exemple radiale, comprend une bande de roulement, deux bourrelets inextensibles, deux flancs reliant les bourrelets à la bande de roulement et une armature de sommet, disposée circonférentiellement entre l'armature de carcasse et la bande de roulement.
[003] L'armature de sommet et/ou de carcasse comprend une ou plusieurs nappes de caoutchouc, éventuellement renforcées par des éléments de renforcement ou renforts tels que des fils unitaires métalliques ou des câbles métalliques provenant de l'assemblage de plusieurs fils unitaires métalliques. Les renforts métalliques sont en acier.
[004] L'armature de sommet est généralement constituée d'au moins deux nappes de sommet superposées, dites parfois nappes "de travail" ou nappes "croisées", dont les câbles de renforcement, en général métalliques, sont disposés pratiquement parallèles les uns aux autres à l'intérieur d'une nappe, mais croisés d'une nappe à l'autre, c'est-à-dire inclinés, symétriquement ou non, par rapport au plan circonférentiel médian, d'un angle qui est généralement compris entre 10° et 45° selon le type de pneu considéré. Les nappes croisées peuvent être complétées par diverses autres nappes ou couches de caoutchouc auxiliaires, de largeurs variables selon les cas, comportant ou non des renforts. On citera à titre d'exemple de simples coussins de gomme, des nappes dites "de protection" chargées de protéger le reste de l'armature de sommet des agressions externes, des perforations, ou encore des nappes dites "de frettage" comportant des renforts orientés sensiblement selon la direction circonférentielle (nappes dites "à zéro degré"), qu'elles soient radialement externes ou internes par rapport aux nappes croisées.
[005] Toutefois, ces renforts métalliques contribuent de façon significative à la masse du pneumatique que l'on souhaite alléger le plus possible, en améliorant, si possible, leur résistance mécanique.
[006] Il est alors préconisé d'augmenter le taux en masse d'éléments de l'acier, par exemple de carbone, à hauteur de 0,9 %, voire plus, ce qui permet d'augmenter la résistance mécanique des fils, donc d'en réduire le diamètre et/ou la densité dans les nappes de renfort, et ainsi d'alléger le pneumatique. On obtient un pneumatique allégé mais présentant une endurance relativement modeste. En effet, les renforts métalliques sont plus sensibles à la fatigue et à la corrosion du fait de l'utilisation de taux de carbone en masse relativement élevé.
[007] L'invention a pour but de fournir un renfort métallique moins sensible à la fatigue et à la corrosion.
[008] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de tréfilage d'un fil d'acier présentant une microstructure intégralement ferritique, perlitique ou ferrito-perlitique dans lequel le fil présente un taux de carbone en masse C tel que 0,05 % < C < 0,4 %, le procédé comprenant une série ininterrompue d'étapes de tréfilage du fil d'un diamètre d' vers un diamètre d, d' et d étant exprimés en mm, dans lequel la déformation rationnelle ε'=2.Ιη (d'/d) est telle que ε' > 4.
[009] Le fil utilisé présente un taux de carbone C en masse relativement faible. Ainsi, on améliore la tréfilabilité du fil, c'est-à-dire la possibilité d'obtenir un diamètre d relativement petit à partir d'un diamètre d' relativement grand. En d'autres termes, le taux de carbone C en masse relativement faible autorise une déformation rationnelle ε' élevée ce qui permet d'écrouir suffisamment le fil pour lui conférer des propriétés de résistance mécaniques suffisantes voire élevées, notamment une contrainte maximale avant rupture suffisamment élevée.
[010] Même si sa contrainte maximale avant rupture peut être dans certains cas inférieure à celle de fils de l'état de la technique présentant un taux de carbone C en masse plus élevé, le fil obtenu par le procédé selon l'invention est beaucoup moins sensible à la fatigue et à la corrosion ce qui améliore l'endurance du pneumatique et compense son déficit initial en contrainte maximale avant rupture.
[011] De plus, on peut réduire le diamètre du fil tout en conservant une résistance mécanique suffisante pour renforcer le pneumatique.
[012] La contrainte maximale à la rupture ou limite de rupture correspond à la force nécessaire pour faire rompre le fil. Les mesures de contrainte maximale avant rupture notée R (en MPa) sont effectuées selon la norme ISO 6892 de 1984.
[013] Par série ininterrompue d'étapes de tréfilage, on entend que le fil effectue une série de passages successifs dans plusieurs filières de tréfilage, chaque passage dans chaque filière de tréfilage correspondant à une étape de tréfilage. Mis à part le dernier passage, chaque passage dans une filière est suivi directement par un passage dans la filière qui lui succède. Dans une série ininterrompue d'étapes de tréfilage, le fil ne subit aucune étape, en particulier de traitement thermique ou de revêtement, autre qu'une étape de tréfilage entre deux étapes de tréfilage de la série. En d'autres termes, le fil ne subit aucune étape, en particulier de traitement thermique ou de revêtement, entre deux étapes directement successives de tréfilage de la série. [014] La micro-structure de l'acier est intégralement de la ferrite, de la perlite ou un mélange de ces microstructures. On observe cette micro-structure de préférence sur le fil de diamètre d'.
[015] Ainsi, la micro-structure de l'acier est dépourvue de martensite et/ou de bainite. Une microstructure ferrito-martensitique entraine des décohésion entre les phases ferritique et martensitique ce qui n'est pas souhaitable. Une microstucture martensitique n'est pas suffisamment ductile pour permettre un tréfilage du fil qui casserait trop fréquemment.
[016] On distingue une micro-structure ferritique, perlitique ou ferrito-perlitique d'une autre micro-structure, en particulier martensitique ou bainitique par observation métallographique, de préférence sur le fil de diamètre d'. La micro-structure ferrito- perlitique présente des grains de ferrite ainsi que des zones perlitiques lamellaires. Au contraire, la micro-structure martensitique comprend des lattes et/ou des aiguilles que l'homme du métier saura distinguer des grains et des lamelles des micro-structures ferrito-perlitique et perlitique.
[017] Plus préférentiellement, la microstructure de l'acier est intégralement ferrito- perlitique.
[018] Le fil est en acier, c'est-à dire qu'il est constitué majoritairement (c'est-à-dire pour plus de 50% en masse) ou intégralement (pour 100% en masse) d'acier tel que défini dans la norme NF EN10020. Conformément à cette norme, un acier est un matériau contenant plus de fer que tout autre élément et dont la teneur en carbone est inférieure à 2% et qui contient d'autres éléments d'alliages. Toujours conformément à cette norme, l'acier comprend éventuellement d'autres éléments d'alliages.
[019] De préférence l'acier est un acier non allié tel que défini dans la norme NF EN10020. Ainsi, l'acier comprend, en plus du carbone et du fer, d'autres éléments alliages connus dans des quantités conformes à la norme NF EN10020.
[020] Dans un autre mode de réalisation, l'acier est un acier allié tel que défini dans la norme NF EN10020. Dans ce mode de réalisation, l'acier comprend, en plus du carbone et du fer, d'autres éléments alliages connus.
[021] Dans encore un autre mode de réalisation l'acier est un acier inoxydable tel que défini dans la norme NF EN 10020. Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'acier comprend au moins 10,5% en masse de chrome et au maximum 1 ,2% en masse de carbone.
[022] Avantageusement, ε'≥ 4,3, de préférence ε'≥ 4,5 et plus préférentiellement ε'≥ 5.
[023] Dans des modes de réalisation préférés, ε' < 6. [024] Le fil présente alors une contrainte maximale à la rupture R améliorée.
[025] Dans un mode de réalisation, le fil présente un taux de carbone en masse C tel que 0,07 % < C < 0,3 %, de préférence 0,1 % < C < 0,3 % et plus préférentiellement 0,15 % < C < 0,25 %.
[026] Selon des caractéristiques optionnelles :
- d' est supérieur ou égal à 1 mm et de préférence à 1 ,3 mm. Le diamètre d' est suffisamment grand pour obtenir des propriétés mécaniques élevées par écrouissage du fil.
- d' est inférieur ou égal à 2,5 mm, de préférence 2,2 mm et plus préférentiellement à 2 mm. Le diamètre d' est suffisamment petit pour permettre l'écrouissage jusqu'au diamètre final du fil.
[027] Avantageusement, d est supérieur ou égal à 0,10 mm et de préférence à 0,12 mm.
[028] Lorsque le diamètre d est trop petit, le coût de revient industriel du fil devient trop important et incompatible avec une production de masse.
[029] Avantageusement, d est inférieur ou égal à 0,40 mm, de préférence à 0,25 mm, plus préférentiellement à 0,23 mm et encore plus préférentiellement à 0,20 mm.
[030] Lorsque le diamètre d est trop grand, la flexibilité et l'endurance du fil sont trop faibles pour une utilisation du fil dans certaines nappes du pneumatique, notamment l'armature de carcasse, par exemple pour véhicule de type poids lourd.
[031] Selon une caractéristique optionnelle du procédé, on réalise la série ininterrompue d'étapes de tréfilage du fil du diamètre d' vers le diamètre d en milieu humide.
[032] Par tréfilage en milieu humide, on comprend que le fil circule dans un milieu liquide, par exemple une solution aqueuse. De préférence, le lubrifiant de tréfilage lors d'un tréfilage en milieu humide est sous forme liquide. Lors d'un tréfilage en milieu humide, les moyens de tractions, par exemple des cabestans, sont exposés au milieu liquide, par exemple la solution aqueuse.
[033] De préférence, le procédé comprend, avant la série d'étapes de tréfilage du fil du diamètre d' vers le diamètre d, une série ininterrompue d'étapes de tréfilage du fil d'un diamètre D vers le diamètre d'.
[034] Par série ininterrompue d'étapes de tréfilage, on entend que le fil ne subit aucune étape, en particulier de traitement thermique ou de revêtement, autre qu'une étape de tréfilage entre deux étapes de tréfilage de la série. En d'autres termes, le fil ne subit aucune étape, en particulier de traitement thermique ou de revêtement, entre deux étapes directement successives de tréfilage de la série. [035] Avantageusement, la déformation rationnelle ε=2.1η (D/d') est telle que ε < 3, de préférence ε < 2,75 et plus préférentiellement ε < 2,5.
[036] Dans des modes de réalisation préférés, ε≥ 2.
[037] Ainsi, on limite le tréfilage du fil depuis le diamètre D vers le diamètre d' ce qui permet d'écrouir suffisamment le fil lors de la série ininterrompue d'étapes de tréfilage du fil du diamètre d' vers le diamètre d pour augmenter sa contrainte mécanique avant rupture R.
[038] De préférence, on réalise la série d'étapes de tréfilage du fil du diamètre D vers le diamètre d' en milieu sec.
[039] Par tréfilage en milieu sec, on comprend que le fil circule dans un milieu gazeux, par exemple l'air ambiant. De préférence, le lubrifiant de tréfilage lors d'un tréfilage en milieu sec est sous forme pulvérulente. Lors d'un tréfilage en milieu sec, les moyens de tractions, par exemple des cabestants, sont exposés à l'air ambiant.
[040] De préférence, la déformation rationnelle εΤ=2.Ιη (D/d) est telle que εΤ≥ 6,5, de préférence εΤ ≥ 6,75 et plus préférentiellement εΤ ≥ 7,2 et encore plus préférentiellement εΤ≥ 7,5.
[041] Dans des modes de réalisation préférés, εΤ < 8.
[042] De façon optionnelle, D est supérieur ou égal à 4 mm, de préférence à 5 mm.
[043] Avantageusement, on traite thermiquement le fil de diamètre d'.
[044] Avantageusement, on revêt le fil de diamètre d' d'au moins une couche métallique.
[045] L'invention a également pour objet un fil susceptible d'être obtenu à partir du procédé selon l'invention.
[046] D'autres objets sont susceptibles d'être obtenus à partir du procédé selon l'invention. Ainsi, on peut obtenir un câble comprenant plusieurs fils obtenus par le procédé selon l'invention. De tels câbles sont du type à couches ou du type à torons.
On rappelle qu'il existe deux techniques possibles d'assemblage de fils ou de torons: soit par câblage: dans un tel cas, les fils ou torons ne subissent pas de torsion autour de leur propre axe, en raison d'une rotation synchrone avant et après le point d'assemblage ;
soit par retordage : dans un tel cas, les fils ou torons subissent à la fois une torsion collective et une torsion individuelle autour de leur propre axe, ce qui génère un couple de détorsion sur chacun des fils ou torons.
[047] On peut également obtenir un élément semi-fini comprenant une matrice en caoutchouc dans lequel est noyé au moins un fil obtenu par le procédé selon l'invention. [048] La matrice en caoutchouc comprend au moins un élastomère diénique, une charge renforçante, un système de vulcanisation et divers additifs.
[049] Par élastomère diénique de la matrice en caoutchouc, on entend de manière générale un élastomère issu au moins en partie (i.e. un homopolymère ou un copolymère) de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non).
[050] Les élastomères diéniques, de manière connue, peuvent être classés en deux catégories : ceux dits "essentiellement insaturés" et ceux dits "essentiellement saturés". De manière particulièrement préférentielle, l'élastomère diénique de la matrice en caoutchouc est choisi dans le groupe des élastomères diéniques (essentiellement insaturés) constitué par les polybutadiènes (BR), les polyisoprènes de synthèse (IR), le caoutchouc naturel (NR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères. De tels copolymères sont plus préférentiellement choisis dans le groupe constitué par les copolymères de butadiène-styrène (SBR), les copolymères d'isoprène-butadiène (BIR), les copolymères d'isoprène-styrène (SIR), les copolymères d'isoprène-butadiène-styrène (SBIR) et les mélanges de tels copolymères.
[051] La matrice en caoutchouc peut contenir un seul élastomère diénique ou un mélange de plusieurs élastomères diéniques, le ou les élastomères diéniques pouvant être utilisés en association avec tout type d'élastomère synthétique autre que diénique, voire avec des polymères autres que des élastomères, par exemple des polymères thermoplastiques.
[052] A titre de charge renforçante, on utilise préférentiellement du noir de carbone ou une charge inorganique. Plus particulièrement, comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs du type HAF, ISAF, SAF, conventionnellement utilisés dans les pneumatiques. A titre d'exemples non limitatifs de tels noirs, on peut citer les noirs N115, N134, N234, N330, N339, N347, N375. Cependant le noir de carbone peut bien entendu être utilisé en coupage avec des charges renforçante et en particulier d'autres charges inorganiques. De telles charges inorganiques comprennent de la silice, notamment des silices hautement dispersibles.
[053] Enfin, l'homme du métier comprendra qu'à titre de charge équivalente de la charge inorganique renforçante décrite dans le présent paragraphe, pourrait être utilisée une charge renforçante d'une autre nature, notamment organique, dès lors que cette charge renforçante serait recouverte d'une couche inorganique telle que silice, ou bien comporterait à sa surface des sites fonctionnels, notamment hydroxyles, nécessitant l'utilisation d'un agent de couplage pour établir la liaison entre la charge et l'élastomère.
[054] A la charge renforçante peuvent être également ajoutés, selon l'application visée, des charges inertes (non renforçantes) telles que particules d'argile, bentonite, talc, craie, kaolin, utilisables par exemple dans des flancs ou des bandes de roulement de pneumatiques colorés.
[055] La matrice en caoutchouc peut comporter également tout ou partie des additifs usuels habituellement utilisés dans les compositions d'élastomères destinées à la fabrication de pneumatiques, comme par exemple des plastifiants ou des huiles d'extension, que ces derniers soient de nature aromatique ou non-aromatique, des pigments, des agents de protection tels que cires anti-ozone, anti-ozonants chimiques, anti-oxydants, des agents anti-fatigue, des résines renforçantes, des accepteurs (par exemple résine phénolique novalaque) ou des donneurs de méthylène (par exemple HMT ou H3M).
[056] La matrice en caoutchouc comprend également un système de vulcanisation à base soit de soufre, soit de donneurs de soufre et/ou de peroxyde et/ou de bismaléimides, des accélérateurs de vulcanisation, des activateurs de vulcanisation.
[057] Le système de vulcanisation proprement dit est préférentiellement à base de soufre et d'un accélérateur primaire de vulcanisation, en particulier d'un accélérateur du type sulfénamide, tel que choisi dans le groupe constitué par disulfure de 2-mercaptobenzothiazyle (MBTS), N-cyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide (CBS), N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide (DCBS), N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfénamide (TBBS), N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfénimide (TBSI) et les mélanges de ces composés.
[058] L'invention a aussi pour objet un un pneumatique comprenant un fil susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention.
[059] De préférence, le pneumatique est destiné à des véhicules de tourisme, des véhicule industriels choisis parmi des camionnettes, véhicules lourds tels que "Poids lourd" - i.e., métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route -, engins agricoles ou de génie civil, aéronef, autres véhicules de transport ou de manutention. Plus préférentiellement, le pneumatique est destiné à des véhicules lourds, engins agricoles ou de génie civil, aéronef, autres véhicules de transport ou de manutention.
[060] De préférence, le fil est destiné à renforcer une armature de sommet et/ou de carcasse de pneumatique. Plus préférentiellement, le fil est destiné à renforcer une armature de carcasse de pneumatique. [061] De préférence, le pneumatique est pour véhicule de type poids-lourd comprenant une armature de carcasse comprenant au moins un fil obtenu par le procédé selon l'invention.
[062] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins dans lesquels :
la figure 1 une vue en coupe perpendiculaire à la direction circonférentielle d'un pneumatique comprenant un fil susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention ;
- la figure 2 est un diagramme illustrant des étapes d'un procédé de tréfilage selon l'invention ;
la figure 3 est une vue au microscope optique d'une micro-structure ferrito- perlitique ;
la figure 4 est une vue au microscope électronique à balayage d'une micro- structure ferrito-perlitique ; et
la figure 5 est une vue au microscope optique d'une micro-structure ferritique aciculaire (dite de Windmanstatten).
[063] EXEMPLES DE PNEUMATIQUES COMPRENANT DES FILS OBTENUS PAR LE PROCEDE SELON L'INVENTION
[064] On a représenté sur la figure 1 un pneumatique comprenant des fils obtenus par le procédé selon l'invention et désigné par la référence générale 10.
[065] Le pneumatique 10 comporte un sommet 12 renforcé par une armature de sommet 14, deux flancs 16 et deux bourrelets 18, chacun de ces bourrelets 18 étant renforcé avec une tringle 20. Le sommet 12 est surmonté d'une bande de roulement non représentée sur cette figure schématique. Une armature de carcasse 22 est enroulée autour des deux tringles 20 dans chaque bourrelet 18 et comprend un retournement 24 disposé vers l'extérieur du pneumatique 10 qui est ici représenté monté sur une jante 26.
[066] L'armature de carcasse 22 est de manière connue en soi constituée d'au moins une nappe renforcée par des fils ou des câbles. Ces fils ou câbles de l'armature de carcasse sont dits "radiaux", c'est-à-dire que ces fils ou câbles sont disposés pratiquement parallèles les uns aux autres et s'étendent d'un bourrelet à l'autre de manière à former un angle compris entre 80° et 90° avec le plan circonférentiel médian (plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique qui est situé à mi-distance des deux bourrelets 18 et passe par le milieu de l'armature de sommet 14). [067] L'armature de sommet 14 comporte au moins une nappe renforcée par des fils ou des câbles conformes à l'invention. Dans cette armature de sommet 14 schématisée de manière très simple sur la figure 1 , on comprendra que les fils ou câbles de l'invention peuvent par exemple renforcer tout ou partie des nappes sommet de travail, ou des nappes (ou demi-nappes) sommet de triangulation et/ou des nappes sommet de protection, lorsque de telles nappes sommet de triangulation ou de protection sont utilisées. Outre les nappes de travail, celles de triangulation et/ou de protection, l'armature de sommet 14 du pneumatique de l'invention peut bien entendu comporter d'autres nappes sommet, par exemple une ou plusieurs nappes sommet de frettage.
[068] Bien entendu, le pneumatique 10 comporte en outre de manière connue une couche de gomme ou élastomère intérieure (communément appelée "gomme intérieure") qui définit la face radialement interne du pneumatique et qui est destinée à protéger l'armature de carcasse de la diffusion d'air provenant de l'espace intérieur au pneumatique. Avantageusement, en particulier dans le cas d'un pneumatique pour véhicule Poids-lourd, il peut comporter en outre une couche élastomère intermédiaire de renfort qui est située entre l'armature de carcasse et la couche intérieure, destinée à renforcer la couche intérieure et, par conséquent, l'armature de carcasse, également destinée à délocaliser partiellement les efforts subis par l'armature de carcasse.
[069] Le pneumatique est fabriqué par assemblage des différents éléments décrits ci-dessus présents sous forme d'éléments semi-finis comprenant une matrice de caoutchouc dans laquelle sont noyés les fils ou les câbles. [070] EXEMPLES DE CABLES COMPRENANT DES FILS OBTENUS PAR LE PROCEDE SELON L'INVENTION
[071] Dans le cas où l'armature de sommet et/ou de carcasse est renforcée par des câbles, ceux-ci sont fabriqués par assemblage de plusieurs fils d'acier conformes à l'invention, soit par câblage, soit par retordage.
[072] Dans le cas d'un pneumatique pour des véhicules industriels choisis parmi des camionnettes, des véhicules lourds tels que "Poids lourd" - i.e., métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route -, engins agricoles ou de génie civil, aéronef, autres véhicules de transport ou de manutention, l'armature de sommet et/ou de carcasse est renforcée par des câbles conformes à l'invention notamment choisis parmi les câbles à couches de structure 1 +3+8, 1 +6+11 , 1 +6+12, 2+7, 3+8, 3+9, 3+9+15 et les câbles à torons de structure 3 x (1 +5), (1 +6) x (3+8), (1 +6) x (3+9+15), (1 +6) x (4+10+16). D'autres câbles pouvant renforcer l'armature de sommet et/ou de carcasse sont également décrits dans le document WO 2010/139583.
[073] Dans le cas d'un pneumatique pour des véhicules de tourisme, l'armature de sommet et/ou de carcasse est renforcée par des câbles conformes à l'invention et notamment choisis parmi les câbles de structure 2+1 , 2+2, 2+4 et 4x3.
[074] Les câbles conformes à l'invention peuvent être gommés in situ, comme cela est décrit, entre autres, dans le document WO 2010/139583.
[075] L'armature de sommet et/ou de carcasse peut également être renforcée par un ou plusieurs fils unitaires conformes à l'invention mais non assemblés.
[076] EXEMPLES DE FILS OBTENUS PAR LE PROCEDE SELON L'INVENTION
[077] Le fil est en acier. De préférence, l'acier est un acier non allié tel que défini dans la norme NF EN 10020. Des fils en acier allié ou inoxydable tels que définis dans la norme NF EN10020 sont également envisageables.
[078]
[079] L'acier utilisé peut donc comprendre préférentiellement des éléments d'alliages connus tels que par exemple Mn, Si, P, S, N, V, Cr, Mo, Ni, B et Co (voir par exemple Research Disclosure 34984 - "Micro-alloyed steel cord constructions for tyres" - mai 1993 ; Research Disclosure 34054 - "High tensile strength steel cord constructions for tyres"- août 1992) permettant d'adapter l'acier.
[080] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 1 ,65% en masse et plus préférentiellement entre 0,3 et 0,7 % en masse de manganèse, ici 0,583%.
[081] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,60% en masse et plus préférentiellement entre 0,1 et 0,3 % en masse de silicium, ici 0,161 %.
[082] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,10% en masse et plus préférentiellement au plus 0,045 % en masse de phosphore, ici 0,0085%.
[083] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,10% en masse et plus préférentiellement au plus 0,045 % en masse de soufre, ici 0,0151 %.
[084] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,10% en masse et plus préférentiellement au plus 0,008 % en masse d'azote, ici 0,0029%. [085] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,10% en masse et plus préférentiellement au plus 0,05 % en masse et encore plus préférentiellement 0,02% de vanadium, ici 0 %.
[086] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,30% en masse de chrome. Dans le cas d'un acier allié conforme à la norme NF EN10020, l'acier utilisé comprend un taux de chrome en masse Cr tel que Cr < 10,5 %, de préférence tel que Cr < 5%, plus préférentiellement tel que Cr < 1 %, et encore plus préférentiellement tel que Cr < 0,2%. et ici 0,039%.
[087] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,08% borne incluse, plus préférentiellement au plus 0,05% borne incluse, et encore plus préférentiellement au plus 0,02% borne incluse en masse de molybdène, ici 0,009%.
[088] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,3% borne incluse en masse de nickel, ici 0,026%.
[089] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,0008% borne incluse en masse de bore, ici 0,0002%.
[090] L'acier préférentiel non allié conforme à la norme NF EN10020 comprend au plus 0,3% borne incluse, de préférence au plus 0,01 % borne incluse, et plus préférentiellement au plus 0,001 % borne incluse en masse de cobalt, ici 0%.
[091] Les valeurs des taux en masse des éléments décrits ci-dessus peuvent être mesurés selon la norme FD CEN/TR 10261 intitulée « Aciers et fontes - Normes européennes pour la détermination de la composition chimique ».
[092] La microstructure de l'acier est choisie parmi la ferrite, la perlite et les mélanges de ces microstructures. Le fil est préférentiellement en acier ferrito- perlitique, illustré sur les figures 3 et 4. L'acier utilisé comprend un taux de carbone C, exprimé en %, en masse d'acier tel que 0,05 % < C < 0,4 %. De préférence, 0,07 % < C < 0,3 %, préférentiellement 0,1 % < C < 0,3 % et plus préférentiellement 0,15 % < C < 0,25 %.
[093] Le fil peut être revêtu d'une couche métallique améliorant par exemple les propriétés de mise en œuvre du fil, ou les propriétés d'usage du fil, du câble et/ou du pneumatique eux-mêmes, telles que les propriétés d'adhésion, de résistance à la corrosion ou encore de résistance au vieillissement. De préférence, le fil est revêtu d'une couche de laiton (alliage Cu-Zn) ou de zinc. En variante, le fil peut être dépourvu de revêtement métallique. [094] On a rassemblé dans le tableau 1 ci-dessous des fils EDT1 , EDT2 selon l'état de la technique et F1 , F2, F3, F4 obtenu par le procédé selon l'invention.
[095] Les fils des exemples du tableau 1 présentent un diamètre d supérieur ou égal à 0,10 mm et de préférence à 0,12 mm. En outre, les fils des exemples du tableau 1 présentent un diamètre d inférieur ou égal à 0,40 mm, de préférence à 0,25 mm, plus préférentiellement à 0,23 mm et encore plus préférentiellement à 0,20 mm.
ableau 1 [096] Les fils F1 à F4 sont tels que la contrainte maximale avant rupture R du fil, exprimée en MPa, est telle que R≥ A + 930. C - 600.ln(d) avec A=175 et d exprimé en mm.
[097] On notera que les fils F1 à F4 sont tels que A=350, de préférence A=500 et plus préférentiellement A=700.
[098] On notera que les fils F1 à F4 sont tels que R≥ 1500 MPa. Les fils F1 et F2 sont tels que R≥ 1800 MPa et de préférence R≥ 1900 MPa. Les fils F3 et F4 sont tels que R≥ 2000 MPa et de préférence R≥ 2100 MPa.
[099] EXEMPLES DE PROCEDES DE TREFILAGE DU FIL SELON L'INVENTION
[0100] On a représenté sur la figure 2 un diagramme d'un procédé permettant de tréfiler les fils tels que décrits ci-dessus.
[0101] Dans une étape 100 de déroulage, on déroule un fil d'acier de diamètre initial D≥4, de préférence D≥5, ici égal à 5,5 mm et présentant une contrainte maximale à la rupture comprise entre 300 MPa et 700 MPa, en l'espèce R=525 MPa. Le fil, appelé fil machine est stocké sous forme d'une botte sur un dévidoir à partir duquel on le déroule grâce à des moyens automatisés de déroulage, par exemple un dérouleur. La micro-structure de l'acier est alors ferrito-perlitique.
[0102] Dans une étape 200 de décalaminage du fil machine, on fait passer le fil machine dans plusieurs poulies successives et dans deux dresseurs formés chacun par plusieurs poulies, les poulies de chaque dresseur étant montée en rotation selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation des poulies de l'autre dresseur. On enlève ainsi une couche d'oxydes de fer, appelé calamine, présente en surface du fil machine. [0103] Dans une étape 300, on revêt le fil machine d'une couche d'un promoteur d'adhésion d'un lubrifiant de tréfilage.
[0104] Les étapes 400i à 400n ont pour but de réduire le diamètre du fil du diamètre initial D vers un diamètre intermédiaire d', par exemple supérieur ou égal à 1 mm et de préférence à 1 ,3 mm et par exemple inférieur ou égal à 2,5 mm et de préférence à 2,2 mm et plus préférentiellement à 2 mm.
[0105] Les étapes 400i à 400n (n variant de 6 à 12) forment une série ininterrompue d'étapes de tréfilage en milieu sec du fil du diamètre initial D vers le diamètre intermédiaire d'. Chaque étape 400i à 400n est une étape de tréfilage en milieu sec dans laquelle on fait passer le fil dans une filière de diamètre inférieur au diamètre du fil en amont de la filière. Ainsi, le fil présente un diamètre en aval de la filière inférieur au diamètre en amont de la filière. Le diamètre de chaque filière est inférieur au diamètre de la filière située en amont. Pour la série ininterrompue d'étapes de tréfilage en milieu sec du fil du diamètre initial D vers le diamètre intermédiaire d', on définit la déformation rationnelle e=2.ln(D/d').
[0106] Des moyens de traction du fil positionnés en aval de chaque filière, ici des cabestans, permettent d'exercer une force de traction suffisante pour tirer le fil à travers chaque filière. On utilise un lubrifiant de tréfilage sous forme pulvérulente.
[0107] Dans une étape 500 de traitement thermique, on modifie la structure métallographique du fil de diamètre intermédiaire d' pour régénérer la structure du fil machine. L'homme du métier sait comment trouver les différents paramètres de cette étape, par exemple dans « Les principes de base du traitement thermique des aciers », André Constant et Guy Henry, ISBN 2-85330-083-8.
[0108] Lors de cette étape 500, on chauffe le fil de diamètre intermédiaire à une température supérieure ou égale à la température d'austénisation de l'acier, ici supérieure ou égale à 850°C. En fonction de la composition chimique de l'acier, l'homme du métier sait, notamment comme décrit dans « Précis de métallurgie », ISBN 2-12-260121 -6, quelle température d'austénitisation il doit atteindre. Ainsi, si l'austénisation n'est pas suffisante, il subsiste des bandes non recristallisées et l'austénite obtenue n'est pas homogène ce qui nuit au tréfilage ultérieur. Si l'austénisation est trop importante, la micro-structure obtenue lors refroidissement ultérieur est une ferrite aciculaire (dite de Windmanstatten), illustrée sur la figure 5, et pas une structure ferrito-perlitique.
[0109] Puis, on refroidit le fil de diamètre intermédiaire d' de façon à conférer à l'acier une micro-structure ferrito-perlitique. De façon bien connue de l'homme du métier, on refroidit le fil pour éviter la formation de microstructure autre qu'une structure perlitique, ferritique ou ferrito-perlitique. Une vitesse de refroidissement trop rapide conduirait à une micro-structure ferritique aciculaire, bainitique ou martensitique. L'homme du métier sait déterminer la vitesse de refroidissement en fonction de la composition chimique de l'acier, de la température d'austénitisation au moyen d'abaques disponibles notamment dans le document "Atlas des courbes de transformation des aciers de fabrication française", IRDIS, 1974.
[0110] Dans une étape 600, on revêt le fil de diamètre intermédiaire d' d'au moins une couche métallique, ici une couche de laiton.
[0111] Les étapes 700i à 700m (m variant par exemple de 8 à 23) ont pour but de réduire le diamètre du fil du diamètre intermédiaire d' vers le diamètre final d et d'augmenter la contrainte maximale à rupture du fil.
[0112] Les étapes 700i à 700m forment une série ininterrompue d'étapes de tréfilage en milieu humide du fil du diamètre intermédiaire d' vers le diamètre final d. Chaque étape 700i à 700m est une étape de tréfilage en milieu humide dans laquelle on fait passer le fil dans une filière de diamètre inférieur au diamètre du fil en amont de la filière. Ainsi, le fil présente un diamètre en aval de la filière inférieur au diamètre en amont de la filière. Le diamètre de chaque filière est inférieur au diamètre de la filière située en amont. Pour la série ininterrompue d'étapes de tréfilage en milieu humide du fil du diamètre intermédiaire d' vers le diamètre final d, on définit la déformation rationnelle e'=2.ln(d'/d).
[0113] En variante, on réalisera les étapes 700i à 700m en milieu sec.
[0114] Des moyens de traction du fil positionnés en aval de chaque filière, ici des cabestans à étages, permettent d'exercer une force de traction suffisante pour tirer le fil à travers chaque filière. Les moyens de tractions et les filières sont immergés dans un bain liquide de lubrifiant de tréfilage, par exemple tel que décrit dans le document WO 2008/113481 .
[0115] Le procédé de tréfilage comprend ainsi N séries ininterrompues d'étapes de tréfilage, par exemple une en milieu sec et une en milieu humide. Ici N=2. Ainsi, on peut définir la déformation rationnelle totale pour le procédé de tréfilage eT=2.ln(D/d).
[0116] Le procédé de tréfilage comprend M étape(s) de traitement thermique visant à régénérer la structure du fil machine. Ici M=1 ce qui permet de réduire le coût de revient industriel du fil de diamètre d.
[0117] Le fil est susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention.
[0118] On a rassemblé dans le tableau 2 différentes valeurs des caractéristiques des fils obtenu par le procédé selon l'invention et de l'état de la technique.
Tableau 2
[0119] On notera que la déformation rationnelle ε'=2.Ιη (d'/d) est telle que 4 < ε' < 6 pour les fils F1 à F4. On notera que la déformation rationnelle ε=2.Ιη (D/d') est telle que 2 < ε < 3 pour les fils F1 à F4. On notera que la déformation rationnelle εΤ=2.Ιη (D/d) est telle que 6 < εΤ < 8 pour les fils F1 à F4.
[0120] On notera que, pour les fils F1 à F4, ε < 3, de préférence ε < 2,75. On notera que, pour les fils F1 à F3, on a plus préférentiellement ε < 2,5. On notera également que, pour les fils F1 à F4, εΤ≥ 6,5 et de préférence εΤ≥ 6,75. Pour le fil F3, on a plus préférentiellement εΤ≥ 7,2. Pour le fil F4, on a encore plus préférentiellement εΤ≥ 7,5. En outre, on notera que, contrairement au fils EDT1 et EDT2, on a ε' > 4. Pour le fil F1 , on a ε'≥ 4,3. Pour les fils F2 à F4, on a, de préférence, ε' ≥ 4,5. Plus préférentiellement, pour le fil F4, on a ε'≥ 5. [0121] TESTS ET ESSAIS COMPARATIFS
[0122] On a comparé les fils de l'état de la technique et les fils F1 , F2 au cours d'un test de flexion rotative réalisé en atmosphère humide (au moins 60% d'humidité relative). Ce test permet de mesurer la contrainte maximale d'endurance en flexion rotative en milieu humide oF * de chaque fil testé. Au cours de ce test, on impose 105 cycles au fil testé autour de son axe de révolution à une contrainte prédéterminée. Si le fil rompt, on recommence le test avec une contrainte moins élevée et si le fil ne rompt pas, on recommence le test avec une contrainte plus élevée. On détermine ainsi de proche en proche, par exemple, par la méthode dite de l'escalier, la valeur de oF *. On a rassemblé les résultats de ce test dans le tableau 3 ci-dessous.
Tableau 3
[0123] Les fils F1 , F2 obtenus par le procédé selon l'invention rompent à des contraintes significativement plus élevées que ceux de l'état de la technique, et ce en milieu humide, illustrant ainsi un des avantages de l'invention. Ainsi, même si la contrainte à rupture initiale des fils F1 , F2 est nettement inférieure à celle des fils EDT1 et EDT2, l'endurance en fatigue-corrosion des fils F1 , F2 est nettement supérieure à celle des fils EDT1 et EDT2.
[0124] On a également comparé des câbles C1 , C2 fabriqués avec les fils de l'état de la technique EDT2 et des câbles CM , CI2 fabriqués avec les fils F2.
[0125] On a testé un premier type de câble (C1 et C1 I) présentant une structure (1 +6+12)x0,18 au cours d'un test de traction ondulée. Ce test permet de mesurer la limite d'endurance de chaque câble testé. Au cours de ce test, on soumet chaque câble à une variation de tension entre deux extremums définissant une amplitude, et ce pendant un nombre de cycles prédéterminé, ici 105 cycles. Si le câble rompt, on recommence le test avec une amplitude moins élevée et si le fil ne rompt pas, on recommence le test avec une amplitude plus élevée. On détermine ainsi de proche en proche, par exemple, par la méthode dite de l'escalier, la valeur de la limite d'endurance. On a réalisé ce test dans deux conditions différentes : sous atmosphère sèche (moins de 8% d'humidité relative) et sous atmosphère humide (plus de 60% d'humidité relative). Dans ces conditions (atmosphère sèche et humide sans stockage préalable), on test directement le câble. Pour ces conditions, on a ainsi pu déterminer la limite d'endurance T (atmosphère sèche sans stockage préalable) et T* (atmosphère humide sans stockage préalable), T. On a également calculé la déchéance D* de la limite d'endurance due à la présence de l'atmosphère humide (D*=(T-T*)/T). On a rassemblé les résultats dans le tableau 4 ci-dessous.
Tableau 4 [0126] Le câble CM utilisant les fils F2 obtenu par le procédé selon l'invention présente une déchéance significativement inférieure au câble C1 de l'état de la technique utilisant les fils EDT2 que ce soit en milieu sec et en milieu humide illustrant ainsi un des avantages de l'invention. Ainsi, même si la contrainte à rupture et la force à rupture du câble CM sont inférieures à celles du câble C1 , l'endurance en fatigue- corrosion du câble CM est nettement supérieure à celle du câble C1.
[0127] On a testé un deuxième type de câble (C2 utilisant les fils EDT1 ,CI2A utilisant les fils F1 , CI2B utilisant les fils F2) présentant une structure 3x0,18 mm au cours d'un test de flexion rotative analogue à celui utilisé pour le test des fils précédent. On détermine ainsi les contraintes maximales d'endurance en flexion rotative en milieu sec oc et humide oc * de chaque câble testé. On a également calculé la déchéance Doc * de contrainte maximale d'endurance en flexion rotative due à la présence de l'atmosphère humide (Doc *=(oc - oc *)/oc). On a rassemblé les résultats dans le tableau 5 ci-dessous.
Tableau 5 [0128] Les câbles CI2A et CI2B utilisant les fils F1 , F2 obtenu par le procédé selon l'invention présentent une déchéance significativement inférieure au câble C2 de l'état de la technique illustrant ainsi un des avantages de l'invention. [0129] L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation précédemment décrits.
[0130] En effet, l'étape 200 de décalaminage peut être réalisée par action d'un agent chimique, par exemple de l'acide.
[0131] De plus, lors de l'étape 600, il est possible de revêtir le fil de diamètre intermédiaire uniquement d'une couche de zinc. En outre, le fil pourrait être recouvert d'une couche métallique autre que du laiton ou du zinc, ayant par exemple pour fonction d'améliorer la résistance à la corrosion du fil et/ou leur adhésion à la gomme, par exemple une fine couche de Co, Ni, Al, d'un alliage de deux ou plus des composés Cu, Zn, Al, Ni, Co, Sn.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de tréfilage d'un fil d'acier (F1 ; F2 ; F3 ; F4) présentant une microstructure intégralement ferritique, perlitique ou ferrito-perlitique, caractérisé en ce que le fil (F1 ; F2 ; F3 ; F4) présente un taux de carbone en masse C tel que 0,05 % < C < 0,4 %, le procédé comprenant une série ininterrompue d'étapes (700i - 700m) de tréfilage du fil d'un diamètre d' vers un diamètre d, d' et d étant exprimés en mm, dans lequel la déformation rationnelle ε'=2.Ιη (d'/d) est telle que ε' > 4.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ε' ≥ 4,3, de préférence ε'≥ 4,5 et plus préférentiellement ε'≥ 5.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fil (F1 ; F2 ; F3 ; F4) présente un taux de carbone en masse C tel que 0,07 % < C < 0,3 %, de préférence 0,1 % < C < 0,3 % et plus préférentiellement 0,15 % < C < 0,25 %.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel d' est supérieur ou égal à 1 mm et de préférence à 1 ,3 mm.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel d' est inférieur ou égal à 2,5 mm, de préférence à 2,2 mm et plus préférentiellement à 2 mm.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel d est supérieur ou égal à 0,10 mm et de préférence à 0,12 mm.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel d est inférieur ou égal à 0,40 mm, de préférence à 0,25 mm, plus préférentiellement à 0,23 mm et encore plus préférentiellement à 0,20 mm.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on réalise la série ininterrompue d'étapes (700i - 700m) de tréfilage du fil du diamètre d' vers le diamètre d en milieu humide.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant, avant la série d'étapes (700i - 700m) de tréfilage du fil du diamètre d' vers le diamètre d, une série ininterrompue d'étapes (400i - 400n) de tréfilage du fil d'un diamètre D vers le diamètre d'.
10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la déformation rationnelle ε=2.Ιη (D/d') est telle que ε < 3, de préférence ε < 2,75 et plus préférentiellement ε < 2,5.
1 1 . Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel on réalise la série d'étapes de tréfilage du fil du diamètre D vers le diamètre d' en milieu sec.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 , dans lequel la déformation rationnelle εΤ=2.Ιη (D/d) est telle que εΤ≥ 6,5, de préférence εΤ≥ 6,75, plus préférentiellement εΤ≥ 7,2 et encore plus préférentiellement εΤ≥ 7,5.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel D est supérieur ou égal à 4 mm, de préférence à 5 mm.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on traite (500) thermiquement le fil de diamètre d'.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on revêt (600) le fil de diamètre d' d'au moins une couche métallique.
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