FR2492694A1 - Piercing mandrel mfr. for tube rolling mills - where hot forging and upsetting produces strong mandrels with exact size and shape - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne " usinage des métaux par déformation et a notamment pour objet un procédé de fabrication de mandrins pour laminoirs perceurs, ainsi que les mandrins fabriqués par ledit procédé. The present invention relates to "machining of metals by deformation and in particular relates to a method of manufacturing mandrels for drilling mills, as well as the mandrels produced by said method.
L'invention peut être appliquée avec une efficacité maximale à la fabrication des mandrins refroidis par eau (non changeables) pour les laminoirs perceurs à tubes. The invention can be applied with maximum efficiency to the manufacture of water-cooled mandrels (non-changeable) for tube drilling mills.
En outre, l'invention peut être appliquée avec efficacité à la fabrication de mandrins non refroidis (changeables) pour ces mêmes laminoirs. Furthermore, the invention can be effectively applied to the manufacture of uncooled (changeable) mandrels for these same rolling mills.
Par suite de l'accroissement très rapide de la demande de tubes sans soudure, du niveau croissant de l'automatisation et du rendement des trains de laminage de tubes à chaud, les besoins en outillage pour le laminage des tubes et, avant tout, en outillages de qualité, c'est-à-dire fiables et de grande longivité, se sont fortement accrus. As a result of the very rapid increase in demand for seamless tubes, the increasing level of automation and the efficiency of hot tube rolling trains, the need for tools for rolling tubes and, above all, Quality tools, that is to say reliable and long-lasting, have greatly increased.
Permi les outillages s'usant le plus rapidement figurent les mandrins des laminoirs perceurs, formant un trou dans une ébauche massive chauffée à blanc, travaillant en présence de pressions et de températures élevées et variables, et soumis à un frottement intense de contact. L'aptitude des mandrins à résister à ces charges est l'un des facteurs primordiaux dont dépend le rendement des trains de laminage de tubes, la qualité de la surface intérieure des tubes et, en général, 1' eficacité du laminage des tubes. Toutefois, les conditions de travail très dures ont pour effet de réduire la longivité et d'augmenter la consommation des mandrins de perçage. Permissible the tools which wear out the fastest are the mandrels of the drilling rolling mills, forming a hole in a massive blank heated to white, working in the presence of high and variable pressures and temperatures, and subjected to intense contact friction. The ability of the mandrels to withstand these loads is one of the primary factors on which the performance of the tube rolling trains, the quality of the inner surface of the tubes and, in general, the efficiency of the tube rolling depends. However, very harsh working conditions have the effect of reducing longevity and increasing the consumption of drilling chucks.
Pour améliorer l'état de surface des tubes, il est nécessaire de changer fréquemment le mandrin, mais ceci abaisse le rendement du laminage et augmente les frais d'outillage. To improve the surface condition of the tubes, it is necessary to change the mandrel frequently, but this lowers the rolling yield and increases the tooling costs.
Le mandrin se présente comme un corps fuselé à profil aérodynamique. Il comporte d'ordinaire un téton cylindrique sur sa portion avant active, et un élément de fixationlefniK ' plus souvent sous la forme d'une cavité conique d'emmanchement dans sa portion arrière d'appui. Entre la portion active et la portion d'appui, il y a une portée cylindrique de calibrage. The mandrel is presented as a tapered body with an aerodynamic profile. It usually comprises a cylindrical stud on its active front portion, and a fixing element lefniK 'more often in the form of a conical fitting cavity in its rear bearing portion. Between the active portion and the support portion, there is a cylindrical calibration range.
Pour le laminage de tubes en aciers au carbone et en aciers moyennement alliés, on emploie des mandrins refroidis inte rieurement par eau (mandrins à refroidissement par eau non changeables) ayant une cavité profonde de refroidissement et une cavité conique d'emmanchement pour sa fixation étanche sur la barre porte-mandrin. Pour le laminage de tubes en aciers fortement alliés et en alliages difficilement déformables, on emploie des mandrins non refroidis intérieurement (changeables3, avec un alésage de fixation peu profond.For the rolling of carbon steel and medium alloy steel tubes, internally water-cooled mandrels (non-changeable water-cooled mandrels) having a deep cooling cavity and a conical fitting cavity are used for its tight fixing on the chuck bar. For the rolling of tubes made of highly alloyed steels and difficult to deform alloys, internally uncooled (changeable3) cores are used, with a shallow fixing bore.
Les mandrins refroidis par eau sont fabriqués en aciers moyennement alliés, contenant C - 0,1 à 0,2 %, Cr - I ,',
Ni - 3 à 4 ,', V - 1 ,', et les mandrins on refroidis, avec des aciers de ces mêmes nuances ainsi qu'avec des aciers fortement alliés et des alliages contenant du tungstène, du molybdène, du cobalt, etc.The water-cooled chucks are made of medium-alloy steels, containing C - 0.1 to 0.2%, Cr - I, ',
Ni - 3 to 4, ', V - 1,', and the chucks are cooled, with steels of these same grades as well as with highly alloyed steels and alloys containing tungsten, molybdenum, cobalt, etc.
La forme du mandrin, en particulier du mandrin refroidi par eau, est une source de difficultés technologiques quel que soit le procédé de fabrication utilisé, et implique un usinage par enlèvement de matière plus ou moins importante de différentesportions de la surface du mandrin. Toutefois, vu que le mandrin forme le trou au stade initial du laminage, sa rugosité superficielle Ra exigée, de tordre de 300 à 10 9 peut être obtenue par moulage ou par matriçage. The shape of the mandrel, in particular of the water-cooled mandrel, is a source of technological difficulties whatever the manufacturing process used, and involves machining by removal of more or less material from different portions of the surface of the mandrel. However, since the mandrel forms the hole at the initial stage of rolling, its required surface roughness Ra, to twist from 300 to 10 9 can be obtained by molding or by stamping.
On connatt les méthodes suivantes de fabrication des mandrins (Kopysky B.D., Semionov E.I., Kandyba L.F., et autres, revue "Stal", 1979, nO 1, pp. 55, 56)
a) moulage dtune ébauche de forme avec ou sans cavité venue de fonderie et usinage intégral ou partiel par enlèvement de matière ;
b) forgeage à partir d'une ébauche soit pleine, soit tubulaire, avec ou sans cavité préliminaire, et usinage intégral ou partiel de la surface extérieure et de 7a cavité.We know the following methods of making chucks (Kopysky BD, Semionov EI, Kandyba LF, and others, review "Stal", 1979, nO 1, pp. 55, 56)
a) molding of a form blank with or without cavity from the foundry and integral or partial machining by removal of material;
b) forging from a blank either full or tubular, with or without a preliminary cavity, and integral or partial machining of the external surface and of the cavity.
Le mandrin fini est soumis à iii recuit oxydant et, dans certain cas, son téton est rechargé avec une matière réfrac taire par projection ou par soudage. The finished mandrel is subjected to oxidizing annealing and, in certain cases, its nipple is recharged with a refractory material by projection or by welding.
Le moulage des mandrins est un processus à rendement assez élevé, et les frais de fabrication des mandrins moulés sont relativement peu élevés. Toutefois, du fait des particularités physiques du processus de solidification du métal liquide, la structure du métal des mandrins a une orientation essentiellement radiale, perpendiculaire à la surface extérieure du mandrin et à la direction de glissement de l'ébauche à percer, ce qui se traduit par une basse résistance mécanique de la surface active du mandrin aux actions de contact et une basse résistance de la portion conique d'emranchement vis-à-vis des contraintes tangentielles de traction.Les pores et les soufflures inévitables affaiblissent les portions sous-jacentes à la peau ou crotte du métal et, en émergeant après une certaine usure du mandrin, provoquent l'apparition de défauts à la surface intérieure du tube. L'instabilité de la qualité des mandrins moulés entraine une instabilité du processus de laminage et de la qualité des tubes. Les principales méthodes employées pour améliorer la qualité des mandrins moulés : introduction de métaux d'addition supplémentaires et emploi de moules métalliques (coquilles), augmentent notablement le prix du mandrin, sans toutefois changer radicalement leurs propriétés (cf. brevets Grande
Bretagne nO 1 441 052, cl.B34, déposé le 7.05.74, et brevet
Etats-Unis nO 3 962 827, cl. 72-209 (B21B17/10) déposé le Il .05.70). Molding the mandrels is a fairly high yield process, and the costs of making the molded mandrels are relatively low. However, due to the physical peculiarities of the solidification process of the liquid metal, the metal structure of the mandrels has an essentially radial orientation, perpendicular to the external surface of the mandrel and to the direction of sliding of the blank to be drilled, which translated by a low mechanical resistance of the active surface of the mandrel to the actions of contact and a low resistance of the conical shank portion vis-à-vis the tangential tensile stresses. The inevitable pores and blisters weaken the underlying portions to the skin or droppings of the metal and, emerging after some wear of the mandrel, cause the appearance of defects on the inner surface of the tube. The instability of the quality of the molded mandrels leads to instability of the rolling process and of the quality of the tubes. The main methods used to improve the quality of molded mandrels: introduction of additional addition metals and use of metal molds (shells), significantly increase the price of the mandrel, without however radically changing their properties (cf. Grande patents
Brittany No. 1 441 052, cl.B34, filed on 7.05.74, and patent
United States No. 3,962,827, cl. 72-209 (B21B17 / 10) filed on Il .05.70).
A l'heure actuelle, on utilise de plus en plus les mandrins forgés ayant une structure déformée dense, orientée essentiellement le long de l'axe du mandrin. Une telle structure assure une élévation du niveau des propriétés mécaniques et d'utilisation, ainsi que de la stabilité de ces propriétés. Nowadays, forged mandrels having a dense deformed structure are used more and more, oriented essentially along the axis of the mandrel. Such a structure ensures an elevation of the level of mechanical properties and of use, as well as of the stability of these properties.
Malgré les dépenses accrues de métal et de main-d'oeuvre pour leur fabrication, et, au total, les frais de fabrication deux fois plus grands que dans le cas du moulage, le doublement ou triplement de la tenue et de la fiabilité des mandrins forgés rend leur utilisation préférable. Despite the increased expenditure of metal and labor for their manufacture, and, in total, the production costs twice as large as in the case of molding, the doubling or tripling of the holding and reliability of the mandrels forged makes their use preferable.
Toutefois, les mandrins forgés et usinés par enlèvement de matière (au tour) ont une structure métallographique qui n'est pas tout à fait favorable, dans laquelle les fibres sont coupées lors de l'enlèvement de la surépaisseur d'usinage et émergent à la surface active sous un angle raide. Une telle orientation de la structure est défavorable en ce qui concerne la résistance à l'usure par actions de contact et ne permet pas d'exploiter pleinement les possibilités offertes par le métal du mandrin au point de vue longévité et stabilité en service. However, the mandrels forged and machined by removal of material (in the lathe) have a metallographic structure which is not entirely favorable, in which the fibers are cut during the removal of the machining allowance and emerge at the active surface at a steep angle. Such an orientation of the structure is unfavorable with regard to the resistance to wear by contact actions and does not make it possible to fully exploit the possibilities offered by the metal of the mandrel from the point of view of longevity and stability in service.
De la sorte, aucun des procédés connus ne permet d'obtenir des mandrins dont le métal a la structure nécessaire du point de vue de leurs propriétés en utilisation, et, de plus, n'ont pas l'efficacité voulue. In this way, none of the known methods makes it possible to obtain mandrels whose metal has the necessary structure from the point of view of their properties in use, and, moreover, do not have the desired efficiency.
On s'est donc proposé de créer un procédé de fabrication de mandrins pour laminoirs perceurs, qui assurerait la formation, dans le mandrin, d'une structure métallographique dense dans laquelle les fibres 5 inscrivaient en conformité avec le contour de la surface active du mandrin, le long de l'écoulement du métal de l'ébauche à percer, et qui supprimerait pratiquement la nécessité d'user les mandrins par enlèvement de matière. It has therefore been proposed to create a method for manufacturing mandrels for drilling mills, which would ensure the formation, in the mandrel, of a dense metallographic structure in which the fibers 5 were registered in accordance with the contour of the active surface of the mandrel. , along the flow of the metal from the blank to be drilled, and which would practically eliminate the need to wear the mandrels by removing material.
Ce problème est résolu du fait que, le procédé de fabrication de mandrins pour laminoirs perceurs, lesdits mandrins ayant une forme fuselée et emportant une cavité conique axiale borgne réalisée du c8té de la portion de fixation du mandrin, un téton réalisé de l'autre coté, c'est-à-dire du cbté de la portion active du mandrin, et une portée cylindrique de calibrage située entre lesdits portions actives et de fixation, procédé du type consistant à préformer dans l'ébauche une cavité conique, à refouler ladite ébauche dans une matrice fermée, avec pré-calibrage de la cavité, puis à mettre en formera surface extérieure et la surface intérieure du mandrin, caractérisé, d'après l'invention, en ce qui après le préformage de ladite cavité conique dans l'ébauche, on matrice l'ébauche à chaud par refoulement dans une matrice fermée avec pré-calibrage de la cavité dans l'ébauche, de telle façon que le diamètre extérieur à la face de ladite portion de fixation soit compris entre sensiblement 0,9 et 1,02 fois le diamètre de la portée de calibrage du mandrin, que les diamètres extérieurs de la portion active et du téton soit compris sensiblement entre 0,9 et 1 fois le diamètre des portions correspondantes du mandrin, et que l'épaisseur de la paroi de la portion de fixation et de la portion active soit comprise sensiblement entre 0,7 et 1 fois l'épaisseur de la paroi du mandrin, puis on exécute simultanément une rétreinte de la portion de fixation et un refoulement de la portion active du mandrin, avec calibrage définitif de la cavité. This problem is solved by the fact that, the method of manufacturing mandrels for drilling mills, said mandrels having a tapered shape and carrying a blind axial conical cavity produced on the side of the fixing portion of the mandrel, a stud made on the other side , that is to say the side of the active portion of the mandrel, and a cylindrical calibration seat located between said active and fixing portions, a method of the type consisting in preforming a conical cavity in the blank, in pushing said blank in a closed die, with pre-calibration of the cavity, then to be formed will form the outer surface and the inner surface of the mandrel, characterized, according to the invention, in that after the preforming of said conical cavity in the blank , the blank is hot stamped by discharge into a closed die with pre-calibration of the cavity in the blank, so that the outside diameter at the face of said fixing portion is between substantially 0.9 and 1.02 times the diameter of the calibrating surface of the mandrel, that the outside diameters of the active portion and of the nipple are substantially between 0.9 and 1 times the diameter of the corresponding portions of the mandrel, and that the thickness of the wall of the fixing portion and of the active portion is substantially between 0.7 and 1 times the thickness of the wall of the mandrel, then a constriction of the fixing portion and a displacement of the active portion of the mandrel, with final calibration of the cavity.
Les rapports dimensionnels déterminés obtenus à la suite du refoulement en matrice fermée et du pré-calibrage de la cavité de l'ébauche, assurent la modification nécessaire de la structure du métal de façon que les fibres
s'inscrivent dans, et en conformité avec, le contour de la surface active du mandrin, et garantit la mise en forme correcte de la portion de fixation du mandrin au stade de façonnage suivant, c'est-à-dire de rétreinte avec refoulement et calibrage de la cavité. La nonobservation des paramètres présentés entraine soit à des imprécisions dans la forme de la cavité conique d'emmanchement, ce qui rend nécessaire un usinage complémentaire de cette surface par enlèvement de matière, soit à des distorsions dans la forme de la portion de fixation, défaut qui est impossible à éliminer.The determined dimensional ratios obtained following the repression in a closed matrix and the pre-calibration of the cavity of the blank, ensure the necessary modification of the structure of the metal so that the fibers
form part of, and in accordance with, the contour of the active surface of the mandrel, and guarantees the correct shaping of the fixing portion of the mandrel at the next shaping stage, that is to say, with compression with delivery and calibration of the cavity. Failure to observe the parameters presented leads either to inaccuracies in the shape of the conical fitting cavity, which makes it necessary to perform additional machining of this surface by removing material, or to distortions in the shape of the fixing portion, defect which is impossible to eliminate.
En outre, la nonobservation des paramètres préconisés par la présente invention provoque la formation de plissements, de pincements & bavures au plan de joint de l'outil, c'est-à-dire de défauts qui sont eux aussi impossibles a éliminer. In addition, non-observance of the parameters recommended by the present invention causes the formation of creases, pinches & burrs at the joint plane of the tool, that is to say defects which are also impossible to eliminate.
Selon un mode de réalisation, avant le matriçage à chaud avec pré-calibrage de la cavité, simultanément avec le préformage de la cavité conique on forme le téton du mandrin. According to one embodiment, before hot stamping with pre-calibration of the cavity, simultaneously with the preforming of the conical cavity, the pin of the mandrel is formed.
En effet, l'exécution simultanée du formage du téton et du préformage de la cavité assure une mise en forme de qualité, l'obtention de la forme et des dimensions prescrites, tout en diminuant l'effort de matricage nécessaire, ce qui a une influence favorable sur la tenue des principales pièces poinçon et motrice de l'outil à matricer. Indeed, the simultaneous execution of the nipple shaping and the preforming of the cavity ensures quality shaping, obtaining the prescribed shape and dimensions, while reducing the required stamping effort, which has a favorable influence on the behavior of the main punch and driving parts of the tool to be stamped.
Il est avantageux d'exécuter le refoulement de l'ébauche en matrice fermée avec le pré-calibrage de la cavité de façon que le taux de réduction de la paroi suivant l'épaisseur soit compris entre 1,25 et 2,5 par rapport à la valeur initiale, et de former la portion de fixation, lors de l'exécution simultanée de la rétreinte et du calibrage définitif, de façon que le taux de changement de la section transversale suivant la hauteur de la portion de fixation se situe entre 1 et 1,5 fois la valeur initiale. It is advantageous to carry out the delivery of the blank in a closed matrix with the pre-calibration of the cavity so that the rate of reduction of the wall depending on the thickness is between 1.25 and 2.5 relative to the initial value, and to form the fixing portion, during the simultaneous execution of the necking and the final calibration, so that the rate of change of the cross section according to the height of the fixing portion is between 1 and 1.5 times the initial value.
Un tel régime de réduction de la paroi du mandrin est avantageux quand l'ébauche de départ est un moulage de forme avec une cavité venue de fonderie. Dans ce cas, la structure moulée initiale est rendue plus dense dans les zones voulues; et ce, dans une mesure suffisante pour conférer au mandrin des propriétés d'utilisation satisfaisantes. Such a regime of reduction of the wall of the mandrel is advantageous when the starting blank is a form molding with a cavity from the foundry. In this case, the initial molded structure is made denser in the desired areas; and this, to a sufficient extent to give the mandrel satisfactory properties of use.
Le taux proposé de changement de la section transversale de l'ébauche suivant la hauteur de la portion de fixation, lors de l'exécution simultanée de sa rétreinte et de son calibrage définitif, garantit l'obtention de cette portion avec des cotes linéaires et angulaires précises. The proposed rate of change of the cross section of the blank according to the height of the fixing portion, during the simultaneous execution of its constriction and its final calibration, guarantees that this portion is obtained with linear and angular dimensions. precise.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détail s et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif , avec références au dessin unique annexé qui représente le schéma de principe de l'installation conforme à l'invention. The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better in the light of the explanatory description which will follow of different embodiments given solely by way of nonlimiting example, with references to single appended drawing which represents the block diagram of the installation according to the invention.
- la figure 1 représente un mandrin refroidi par eau pour laminoir perceur (coupe longitudinale)
- la figure 2 représente une ébauche à cavité conique préformée (coupe longitudinale)
- la figure 3 représente l'ébauche à cavité conique précalibrée (coupe longitudinale)
- la figure 4 représente le mandrin au stade d'achb- vement de la mise en forme (coupe longitudinale)
- la figure 5 représente une ébauche moulée de forme à cavité conique venue de fonderie.- Figure 1 shows a water-cooled mandrel for a drilling rolling mill (longitudinal section)
- Figure 2 shows a preformed conical cavity blank (longitudinal section)
- Figure 3 shows the blank with precalibrated conical cavity (longitudinal section)
- Figure 4 shows the mandrel at the stage of completion of shaping (longitudinal section)
- Figure 5 shows a molded blank shape with conical cavity from foundry.
Sur les figure, 2, 3, 4, 5, les éléments et les portions du mandrin aux différents stades du formage sont désignés comme suit : 1 = portion active, 2 = téton, 3 = cavité pour le refroidissement du mandrin, 4 = portion de fixation, 5 = cavité conique d'emmanchement, 6 = portée de calibrage, 7 = orifice de sortie de l'eau, d1 et d2 = diamètres de la cavité conique d'emmanchement du mandrin, d3 = diamètre de la grande base de la cavité conique précalibrée, D1 et D2 = diamètres respectifs de la portée de calibrage du mandrin et de la portion de fixation,
D3 = diamètre de la face de l'ébauche au stade de précalibrage de la cavité conique, D4 et D5= diamètre dans la zone de la portion active, d4 et d5 = diamètres de téton, SO et S1 = épaisseurs de paroi respectives de la portion active 1 et de la portion de fixation 4 de l'ébauche, SO' et S1' = épaisseurs de paroi respectives de la portion active 1 et de la portion de fixation 4 du mandrin.In the figures, 2, 3, 4, 5, the elements and the portions of the mandrel at the different stages of forming are designated as follows: 1 = active portion, 2 = stud, 3 = cavity for cooling the mandrel, 4 = portion mounting, 5 = conical fitting cavity, 6 = calibration surface, 7 = water outlet, d1 and d2 = diameters of the conical fitting cavity of the mandrel, d3 = diameter of the large base of the precalibrated conical cavity, D1 and D2 = respective diameters of the calibration range of the mandrel and of the fixing portion,
D3 = diameter of the blank face at the pre-calibration stage of the conical cavity, D4 and D5 = diameter in the area of the active portion, d4 and d5 = stud diameters, SO and S1 = respective wall thicknesses of the active portion 1 and of the fixing portion 4 of the blank, SO 'and S1' = respective wall thicknesses of the active portion 1 and of the fixing portion 4 of the mandrel.
Les surfaces des faces du mandrin sont désignés respectivement par les lettres de référence f1 et f2 sur les figures 3 et 4. The surfaces of the faces of the mandrel are designated respectively by the reference letters f1 and f2 in FIGS. 3 and 4.
L'ébauche de départ, un tronçon de barre laminée, est chauffée dans un four jusqu'à la température de forgeage et matricée en plusieurs coups dans une matrice fermée, avec formage de la cavité 3 et obtention-simultanée, par filage, du téton 2 (figure 2) à l'extrémité conique de la portion active 1. The starting blank, a section of laminated bar, is heated in an oven to the forging temperature and stamped in several strokes in a closed die, with formation of the cavity 3 and simultaneous obtaining, by spinning, of the stud 2 (Figure 2) at the conical end of the active portion 1.
En continuant le matriçage, on exécute le pré-calibrage de-la cavité conique 3, en donnant à la cavité conique d'emmanchement 5 une forme correspondant aux diamètres d2 et d1. A ce stade on obtient les dimensions D3= (0,9 à 1,02)D1, D5 = (0,9 à 1)D4, d5 = (0,9 à 1) dq S1 = (0,7 à 1)S1', S0 = (0,7 à 1)S0' (figure 3). Continuing the stamping, the pre-calibration of the conical cavity 3 is carried out, giving the conical fitting cavity 5 a shape corresponding to the diameters d2 and d1. At this stage we obtain the dimensions D3 = (0.9 to 1.02) D1, D5 = (0.9 to 1) D4, d5 = (0.9 to 1) dq S1 = (0.7 to 1) S1 ', S0 = (0.7 to 1) S0' (Figure 3).
La forme définitive est donnée au mandrin dans un outil à calibrer, en exécutant simultanément la rétreinte de la portion de fixation 4 jusqu'au diamètre D2, le calibrage du cône d'emmanchement 5 jusqu'aux diamètres d1 et d2 et le refoulement de la portion active 1 jusqu'au diamètre
D4, le taux de changement de la section transversale de la portion de fixation étant maintenu dans la plagef1/f2 = 1 à 1,5 (figure 4).The final shape is given to the mandrel in a tool to be calibrated, by simultaneously carrying out the constriction of the fixing portion 4 to the diameter D2, the calibration of the fitting cone 5 to the diameters d1 and d2 and the delivery of the active portion 1 up to the diameter
D4, the rate of change of the cross section of the fixing portion being maintained in the range f1 / f2 = 1 to 1.5 (Figure 4).
Pour réduire le nombre d'opérations de matriçage, l'ébauche peut être obtenue par moulage avec une cavité venue de fonderie, la forme choisie étant celle de la figure 5. Toutefois , afin d'augmenter la modification de la structure moulée en continuant le façonnage par matriçage à chaud, on prévoit des réductions complémentaires locales de la paroi, avec variation, suivant la hauteur de l'ébauche de 1,25 à 2,5 par rapport à la valeur initiale. To reduce the number of stamping operations, the blank can be obtained by molding with a cavity from the foundry, the shape chosen being that of FIG. 5. However, in order to increase the modification of the molded structure by continuing the shaping by hot stamping, additional local reductions of the wall are provided, with variation, depending on the height of the blank from 1.25 to 2.5 compared to the initial value.
Les orifices 7 de sortie du liquide sont réalisés par perçage. The liquid outlet orifices 7 are produced by drilling.
Les rapports et les régimes indiqués plus haut permettent d'obtenir des mandrins qui peuvent être immédiatement utilisés pour le perçage au laminoir, avec un usinage complémentaire minimal ou même sans usinage complémentaire. La nonobservation desdits rapports et des régimes indiqués entraine la formation de défauts impossibles à éliminer, ne permettant pas l'utilisation des mandrins pour le perçage au laminoir. The ratios and the speeds indicated above make it possible to obtain mandrels which can be immediately used for drilling in the rolling mill, with minimal complementary machining or even without complementary machining. Failure to observe these reports and the indicated regimes results in the formation of defects that are impossible to eliminate, preventing the use of mandrels for drilling in the rolling mill.
Un exemple concret mais non limitatif de mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de l'invention est décrit ciaprès. A concrete but nonlimiting example of implementation of the process which is the subject of the invention is described below.
Pour le matriçage d'un mandrin d'un diamètre de 77 mm, d'une longueur de 205 mm et d'une masse de 3,8 kg en acier contenant : C - 0,12 % Cr - 1 % et Ni - 3 96, on utilise une ébauche d'un diamètre de 65 mm et d'une longueur de 147 mm. For stamping a mandrel with a diameter of 77 mm, a length of 205 mm and a mass of 3.8 kg in steel containing: C - 0.12% Cr - 1% and Ni - 3 96, a blank with a diameter of 65 mm and a length of 147 mm is used.
On chauffe l'ébauche jusqu'à la température de 1250C, on la place dans l'outil à matricer et, en plusieurs coups, on y forme par poinçonnage et extrudage une cavité conique préliminaire et un téton de 25 mm de diamètre (figure 2). The blank is heated to a temperature of 1250 ° C., it is placed in the tool for stamping and, in several strokes, there is formed by punching and extruding a preliminary conical cavity and a stud 25 mm in diameter (FIG. 2 ).
Ensuite on effectue un calibrage préliminaire de la cavité conique du mandrin jusqu'à la profondeur de 175 mm (figure 3), puis on rétret la portion de fixation du mandrin, avec calibrage simultané de la cavité d'emmanchement et avec un taux de variation de la section transversale dans cette zone se situant entre 1 et 1,5 (figure 4). Après le matriçage, le seul usinage exécute est le perçage des orifices 7 ( 0 3 mm) auprès du téton 2 (figure i). Then we carry out a preliminary calibration of the conical cavity of the mandrel up to the depth of 175 mm (figure 3), then we retreat the fixing portion of the mandrel, with simultaneous calibration of the fitting cavity and with a rate of variation cross section in this area between 1 and 1.5 (Figure 4). After the stamping, the only machining carried out is the drilling of the orifices 7 (0 3 mm) near the stud 2 (figure i).
Lors des essais de contrôle dans le laminoir perceur d'un train de laminage de tubes en continu, de tels mandrins ont supporté en moycnnel920 passages, ce qui est de 4,5 fois supérieur à la tenue, dans les mêmes conditions, de mandrins moulés (430 passages) et de 1,5 fois supérieur à la tenue des mandrins forgés et usinés au tour, en acier contenant
C - 0,20 5', Cr - 1 5', Ni - 4 5', V - 1 5', (1300 passages).During control tests in the piercing rolling mill of a continuous tube rolling train, such mandrels supported on average 920 passages, which is 4.5 times greater than the holding, under the same conditions, of molded mandrels (430 passages) and 1.5 times greater than the holding capacity of forged and lathe chucks, made of steel containing
C - 0.20 5 ', Cr - 1 5', Ni - 4 5 ', V - 1 5', (1300 passages).
Les investigations métallographiques ont mis en évidence dans le métal du mandrin une structure fibreuse dense, d'orientation conforme à la surface extérieure du mandrin. Metallographic investigations have revealed in the metal of the mandrel a dense fibrous structure, of orientation conforming to the external surface of the mandrel.
Les essais ont aussi fait apparattre que les qualités d'utilisation performances des mandrins en acier de composition précitée, fabriqués suivant la technologie décrite, n'augmentaient pas après le recuit, c'est-à-dire que ces mandrins ne nécessitaient pas de traitement thermique supplémentaire. The tests also revealed that the performance qualities of the steel mandrels of the aforementioned composition, manufactured according to the technology described, did not increase after annealing, that is to say that these mandrels did not require treatment. additional thermal.
Pour d'autresmatériaux, le recuit peut avoir un effet favorable.For other materials, annealing can have a favorable effect.
L'emploi d'une ébauche moulée de forme (figure 5) en tant qu'cbauche de départ pour le matriçage d'un mandrin d'un diamètre de 77 mm et d'une longueur de 205 mm a fait apparaître que la tenue du mandrin augmentait de 430 passages à coo, c'est-à-dire qu'elle doublait. Dans les zones du mandrin soumises au plus fortes charges le procédé assurait un bon accroissement de la densité du métal. The use of a molded blank shape (Figure 5) as a starting blank for the die-cutting of a mandrel with a diameter of 77 mm and a length of 205 mm has shown that the holding of the mandrel increased by 430 coo passages, that is, it doubled. In the areas of the mandrel subjected to the highest loads the process ensured a good increase in the density of the metal.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés q'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example. In particular, it includes all the means constituting technical equivalents of the means described, as well as their combinations, if these are executed according to the spirit and implemented in the context of protection as claimed.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8023045A FR2492694A1 (en) | 1980-10-28 | 1980-10-28 | Piercing mandrel mfr. for tube rolling mills - where hot forging and upsetting produces strong mandrels with exact size and shape |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8023045A FR2492694A1 (en) | 1980-10-28 | 1980-10-28 | Piercing mandrel mfr. for tube rolling mills - where hot forging and upsetting produces strong mandrels with exact size and shape |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2492694A1 true FR2492694A1 (en) | 1982-04-30 |
| FR2492694B1 FR2492694B1 (en) | 1983-12-30 |
Family
ID=9247419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8023045A Granted FR2492694A1 (en) | 1980-10-28 | 1980-10-28 | Piercing mandrel mfr. for tube rolling mills - where hot forging and upsetting produces strong mandrels with exact size and shape |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2492694A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1815427A (en) * | 1929-12-04 | 1931-07-21 | Nat Tube Co | Plug bar for tube making machines |
| US2197098A (en) * | 1936-12-07 | 1940-04-16 | Nat Tube Co | Mandrel |
| US2212690A (en) * | 1938-01-25 | 1940-08-27 | Nat Tube Co | Piercer point |
-
1980
- 1980-10-28 FR FR8023045A patent/FR2492694A1/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1815427A (en) * | 1929-12-04 | 1931-07-21 | Nat Tube Co | Plug bar for tube making machines |
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| US2212690A (en) * | 1938-01-25 | 1940-08-27 | Nat Tube Co | Piercer point |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| EXBK/77 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2492694B1 (en) | 1983-12-30 |
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