FR2530503A1 - Procede de laminage a froid de tubes au moyen d'un laminoir a pas de pelerin et dispositif pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Abstract

LE PROCEDE ET LE DISPOSITIF QUI FONT L'OBJET DE L'INVENTION CONCERNENT LE LAMINAGE A FROID DE TUBES AU MOYEN D'UN LAMINOIR A PAS DE PELERIN SUIVANT L'INVENTION, ON FAIT AVANCER L'EBAUCHE DE TUBE AU VOISINAGE DE CHACUN DES POINTS MORTS AMONT ET AVAL ATTEINTS PAR LA CAGE PORTE-CYLINDRES AU COURS DE SON MOUVEMENT CYCLIQUE D'ALLER ET RETOUR ET ON PERMET LE RECUL DE LA PARTIE ARRIERE DE L'EBAUCHE PENDANT LE TRAJET EN RETOUR DE LA CAGE PORTE-CYLINDRES. CE PROCEDE PERMET DE DOUBLER LA PRODUCTION SANS MODIFIER LA CADENCE DE FONCTIONNEMENT DE LA CAGE PORTE-CYLINDRES.

Description

_ I_

PROCEDE DE LAMINAGE A FROID DE TUBES AU MOYEN D'UN LAMINOIR

A PAS DE PELERIN ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE

La présente invention concerne un procédé de laminage à froid pour la fabrication de tubes au moyen d'un laminoir à pas de pèlerin Ce laminoir comporte de façon connue des cylindres cannelés montés dans

une cage porte-cylindres mobile qui effectue un mouvement de va-et-

vient selon l'axe de l'ébauche de tube qui est périodiquement avan-

cée, les cylindres étant entraînés en rotation par un moyen connu.

Un mandrin est disposé dans l'axe de l'ébauche qui est ainsi laminée

entre les cylindres et le mandrin.

Les laminoirs à pas de pèlerin modernes de ce type fonctionnent à

des cadences de laminage élevées qui nécessitent de déplacer l'ébau-

che de tube à laminer pendant des temps relativement courts, aux ins-

tants très précis o la cage arrive en fin de course et o les cylin-

dres libèrent l'ébauche.

Le brevet français n'1 602 013 décrit un laminoir à pas de pèlerin comportant des dispositifs qui impriment à l'ébauche des mouvements périodiques d'avance selon son axe et de rotation autour de ce même axe, ceci lorsque les cylindres sont au point mort et libèrent

l'ébauche, en fin de leur parcours alternatif de va-et-vient.

Les mouvements de rotation sont imprimés à l'ébauche par des pinces-

tubes disposés de part et d'autre de la cage porte-cylindres Les

mouvements périodiques et discontinus d'avance sont imprimés à l'ébau-

che par un poussoir articulé, monté sur un chariot qui supporte l'ar-

rière de l'ébauche et avance de façon continue en direction de la ca-

ge. Comme décrit dans le brevet FR 1 602 013, ce poussoir, en forme de levier, est articulé autour d'un axe Une came commande le mouvement d'avance axial de l'ébauche en imprimant au poussoir un mouvement de basculement périodique synchronisé avec le mouvement de va-et vient de la cage porte-cylindres, ceci lorsque la cage est au voisinage du point mort en fin de course de l'un de ses mouvements aller ou retour

et que les cylindres libèrent l'ébauche.

-2-

Pour la clarté de l'exposé, on désigne ci-après par coté amont le c 6-

té d'entrée de l'ébauche à laminer dans la cage porte-cylindres, et par c 8 té aval, le côté sortie du tube de la cage après réduction de sa section par laminage entre les cylindres On désigne par trajet aller le mouvement amont-aval de la cage et des cylindres et par tra-

jet retour, le mouvement aval-amont, selon l'axe de l'ébauche.

Le laminage, selon la technique décrite dans le brevet FR 1 602 013, est habituellement effectué uniquement lors du trajet aller, soit

d'amont en aval des cylindres, les gorges des cylindres étant con-

çues pour permettre le passage libre de l'ébauche à laminer pendant

un court instant au voisinage du point mort amont.

Ainsi, selon cette mise en oeuvre du laminoir, les cylindres travail-

lent efficacement le métal en le déformant uniquement pendant le tra-

jet aller de-la cage Pendant le trajet retour, les cylindres ne

font que repasser sur un produit déjà laminé, sans effectuer de tra-

vail de déformation.

Le FR 2 442 674 enseigne cependant qu'il est avantageux de faire avancer et tourner l'ébauche uniquement lorsqu'elle est libérée de l'emprise des deux cylindres, alors qu'ils sont en fin de course au

voisinage du point mort aval Ce brevet enseigne de plus que la dé-

formation de l'ébauche se répartit entre les trajets aller et retour des cylindres bien qu'on ne fasse pas avancer l'ébauche au voisinage

du point mort amont.

j Le FR 2 463 646 enseigne que, pour obtenir le rendement le plus élé-

vé possible, on fait avancer et tourner l'ébauche au voisinage de

chacun des deux points morts amont et aval du mouvement aller et re-

tour des cylindres, l'avance en amont étant différente de l'avance en aval Ce brevet enseigne que l'avance maximale de l'ébauche peut,

selon les circonstances, se faire soit en amont soiten aval Ce do-

cument n'enseigne cependant pas les critères sur lesquels on doit se baser pour définir l'avance amont et l'avance aval Il n'enseigne pas non plus les moyens de réaliser ces avances, et il n'enseigne pas davantage les moyens permettant d'assurer, dans des conditions

satisfaisantes, le laminage au cours du trajet retour.

-3-

Par ailleurs, étant donné les masses importantes qu'il s'agit de dé-

placer de façon cyclique et qui comprennent, non seulement, la cage portecylindres, mais aussi l'ébauche et son poussoir, il importe de disposer de moyens de commande présentant à la fois un minimum d'inertie, une grande rapidité d'intervention et une grande préci- sion En l'absence de ces différents moyens, il ne semble pas que des procédés de laminage à froid par un laminoir à pas de pèlerin

comportant une double avance de l'ébauche, se soient développés jus-

qu'à présent.

On a donc recherché la possibilité de réaliser un procédé de lamina-

ge à froid de tubes au moyen d'un laminoir à pas de pèlerin dans le-

quel, afin d'obtenir un rendement maximal, on répartirait convena-

blement et, de préférence, de façon sensiblement égale, le travail

de déformation de l'ébauche de tube entre le trajet aller et le tra-

jet retour de la cage porte-cylindres On a cherché aussi la possi-

bilité de déplacer l'ébauche vers l'aval de façon cyclique,au voisi-

nage des points morts amont et aval du mouvement aller et retour de

la cage porte-cylindres, avec rapidité et précision, tout en permet-

tant son allongement vers l'amont au cours du laminage durant le tra-

jet retour de la cage porte-cylindres Enfin, on a cherché à définir le rapport à réaliser de façon préférentielle entre les avances qu'il convient d'effectuer au voisinage du point mort amont et du point mort aval pour obtenir au cours du laminage, durant le trajet aller, à peu de chose près, le même travail de déformation qu'au

cours du laminage durant le trajet retour.

Onaaussi 7 iecherché la possibilité de réaliser un dispositif simple susceptible d'être mis en oeuvre sur un laminoir à pas de pèlerin, permettant de réaliser des avances différentes au voisinage des

points morts amont et aval, dont les valeurs se trouvent dans un rap-

port prédéterminé et sont reproductibles de façon précise.

Le procédé de laminage à froid de tubes, qui fait l'objet de la pré-

sente invention, concerne un laminoir à pas de pèlerin, comportant une cage porte-cylindres animée d'un mouvement cyclique d'aller et retour, dans lequel on fait avancer l'ébauche de tube au voisinage de chacun des points morts amont et aval, en permettant le recul de

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-4- la partie arrière de l'ébauche pendant le laminage effectué au cours

du trajet en retour de la cage porte-cylindres.

De préférence, le rapport entre l'avance aval et l'avance amont est sensiblement égal à a, a étant le coefficient d'allongement de l'ébauche réalisé au moyen du laminoir. L'invention concerne aussi un dispositif de commande de l'avance d'une ébauche de tube sur un laminoir à froid à pas de pàlerin dans lequel cette avance est réalisée au moyen d'un poussoir en forme de culbuteur commandé par une came qui effectue un tour pendant que la cage porte-cylindres effectue un va-et-vient, cette came comportant deux bossages diamétralement opposés oui agissent sur le poussoir par l'intermédiaire d'un moyen de transmission, l'un des bossages étant calé pour agir sur le poussoir au moment o la cage porte- cylindres se trouve au voisinage du point mort amont et l'autre bossage étant calé pour agir sur le poussoir au moment o la cage porte-cylindres se trouve au voisinage du point mort aval De préférence, les deux

bossages sont d'épaisseur inégale, le bossage de plus faible épais-

seur étant calé pour agir sur l'arrière de l'ébauche au voisinage du

point mort amont de la cage porte-cylindres.

Un certain nombre de caractéristiques avantageuses du procédé et du

dispositif font également partie de l'invention.

On va décrire maintenant, de façon plus détaillée, les caractéristi-

ques du procédé suivant l'invention ainsi que celles d'un dispositif

pour la mise en oeuvre de ce procédé On décrira ensuite un mode par-

ticulier de mise en oeuvre de l'invention.

Il est bien connu qu'au cours d'une passe de laminage, toute ébauche subit, dans le sens du laminage, un allongement proportionnel à son amincissement Dans un laminoir à pas de pèlerin du type considéré,

le trajet aller de la cage porte-cylindres ne pose pas de problème.

eu voisinage du point mort amont de la cage, un poussoir tel que,

par exemple, celui décrit dans le FR 1 602 013, ou tout autre pous-

soir de type connu, fait avancer l'ensemble de l'ébauche d'une lon-

gueur optimale qu'on désigne par "Al" Puis, au cours du trajet al-

ler de la cage, -l'ébauche s'allonge elle-même d'une longueur (a-1)AI -5a étant le coefficient d'allongement Ce coefficient a est défini çomme étant le rapport de la longueur du tube après laminage à la longueur de l'ébauche avant laminage Ainsi, au cours de la première phase de laminage, qui comprend le déplacement de l'ébauche au point mort amont, puis le trajet aller de la cage porte-cylindres, l'arriè- re de l'ébauche s'avance de AI, et l'avant s'avance de a Al La partie avant de l'ébauche étant libre, son déplacement vers l'aval ne pose

pas de problème.

En ce qui concerne la deuxième phase de laminage, qui comprend le dé-

placement de l'ébauche au point mort aval, puis le trajet retour de la cage porte-cylindres, il est apparu que, pour obtenir un rendement optimal du laminoir, il était souhaitable de faire sensiblement le même travail de laminage qu'au cours de la première phase Ceci veut dire que l'ébauche doit s'allonger d'environ la même longueur (a-l) AI au cours du trajet retpur de la cage et une m 7 eme quantité de métal supplémentaire doit venir s'engager dans l'emprise des cylindres, ce

qui correspond à une même avance effective Al de l'arrière de l'ébau-

che au cours de la deuxième phase f Or, pendant le trajet retour de la cage, l'ébauche s'allonge non pas

vers l'aval, mais vers l'amont Aussi, si on désire avoir un rende-

ment optimal de laminage au cours de la deuxième phase de laminage, il importe: a) de permettre un allongement de l'ébauche d'environ (a 1) Al au

cours du trajet retour de la cage, l'extrémité arrière de l'ébau-

che ne devant pas venir en butée contre un poussoir ou contre tout autre obstacle susceptible de bloquer son déplacement vers l'amont de façon directe ou indirecte, b) d'obtenir, à la fin de la deuxième phase, un déplacement effectif de l'ébauche de environ Al vers l'aval par rapport à la fin de la

première phase.

Pour obtenir un rendement maximal du laminoir, les temps de manoeu-

vre As et AO dont on dispose au voisinage des points morts amont

1 2

et aval pour avancer et tourner librement l'ébauche, ont sensiblement la même durée AG De même, les durées des trajets aller ou retour de

la cage sont sensiblement égales La durée totale de la deuxième pha-

se de laminage At 2, incluant la durée A 02 du temps de manoeuvre au -6point mort aval, est ainsi égale à la durée totale At 1, incluant la durée AO', de manoeuvre au point mort amont On peut admettre que

At = At 2 =At Il résulte de ces observations que, pour avoir un ren-

dement optimal de la phase de laminage retour, il importe: a) lors du temps de manoeuvre au point mort aval AO 2, de faire tour- ner l'ébauche autour de son axe, de façon connue, par exemple du même angle que lors du temps de manoeuvre au point mort amont et de la faire avancer d'une longueur d'environ a Al, c'est-à-dire d'une longueur Al égale à l'avance effectuée au point mort amont multipliée par le coefficient a, b) pendant le trajet retour de la cage porte-cylindres, de laisser l'ébauche s'allonger vers l'amont d'une'longueur d'environ

(a 1) Al.

Ainsi, en fin de la deuxième phase, l'arrière de l'ébauche se trouve effectivement avoir avancé d'une longueur résiduelle d'environ Al

sensiblement égale à son avance lors de la première phase de lamina-

ge. L'invention concerne également un dispositif de commande d'avance

de l'ébauche pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être dé-

crit Ce dispositif permet d'effectuer, dans des conditions particu-

lièrement favorables, l'avance périodique de l'ébauche suivant les lois qui viennent d'être établies Il comporte, de façon connue, un poussoir en forme de levier basculant, analogue à un culbuteur, qui est avantageusement monté sur un chariot tel que, par exemple, celui

décrit dans le FR 1 602 013 Ce chariot supporte l'arrière de l'ébau-

che tout en avançant à une vitesse pratiquement constante en direc-

tion de la cage porte-cylindres Le basculement du poussoir est com-

mandé par une came qui effectue une rotation de un tour complet pen-

dant que la cage porte-cylindres effectue un aller et retour La particularité du dispositif suivant l'invention consiste en ce que

la came comporte deux bossages diamétralement opposés, qui comman-

dent chacun un mouvement de basculement du poussoir et, par consé-

quent, un mouvement d'avance de l'ébauche La came est calée de fa-

çon telle que les avances de l'ébauche se produisent lorsque la ca-

ge porte-cylindres se trouve au voisinage de chacun des deux points

morts amont et aval.

-7-

L'épaisseur du premier bossage est telle que le basculement corres-

pondant du poussoir transmette à l'ébauche une avance optimale de Ai' au voisinage du point mort amont, avant le trajet aller de la cage portecylindres Cette valeur Al est déterminée de façon connue en fonction de divers paramètres tels que: qualité du métal, dimen-

sions de l'ébauche et du tube à réaliser, caractéristiques des can-

nelures des cylindres et du mandrin, ou autres.

De façon préférentielle, le second bossage, diamétralement opposé

sur la came, a sensiblement pour épaisseur celle qui permet au pous-

soir de transmettre à l'ébauche une avance sensiblement égale à a Al au voisinage du point mort aval, avant le'trajet retour de la cage portecylindres Pour tenir compte de la vitesse d'avance constante

du chariot et du coefficient multiplicateur k du poussoir en for-

me de levier, l'épaisseur e du premier bossage est sensiblement de

k LI( 1 et l'épaisseur e 2 du deuxième bossage de k El(a -

La description et les figures ci-après présentent, de façon non li-

mitative, un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention.

La figure I représente, en vue cavalière, un laminoir à froid à pas

de pèlerin, qui permet la mise en oeuvre du procédé suivant l'inven-

tion. La figure 2 représente, en coupe selon son plan de symétrie vertical, un chariot qui supporte l'arrière de l'ébauche et qui est équipé du

dispositif de commande d'avance de l'ébauche suivant l'invention.

La figure 3 représente plus en détail, en coupe, selon le même plan,

la came suivant l'invention qui commande-le basculement du poussoir.

Les figures 4 a, 4 b, 4 c, 4 d, 4 e représentent schématiquement chacune une demi-coupe axiale de l'ébauche au début et en fin de chacune des deux phases de laminage consécutives, aller et retour, correspondant

à un cycle complet de laminage aller-retour de la cage porte-cylin-

dres dans le procédé suivant l'invention.

La figure 5 est un diagramme o sont représentés schématiquement en -8ordonnées, les déplacements successifs de la partie arrière de l'ébauche en fonction du temps au cours du cycle décrit figures 4 a

à 4 c.

La figure 6 est un diagramme o sont représentés schématiquement en

ordonnées, à la même échelle, les déplacements successifs de la par-

tie avant de l'ébauche au cours du cycle décrit dans les figures 4 a

à 4 c.

En figure 1, est représenté un laminoir à froid à pas de pèlerin, de conception analogue à celui qui est, par exemple, décrit dans le FR

1.602 013 La cage porte-cylindres ( 1) est figurée en traits mixtes.

Les bielles ( 2-2 ') lui communiquent un mouvement alternatif d'aller

et retour selon l'axe(XX')de l'ébauche ( 3) Un chariot ( 4) compor-

tant un poussoir ( 5) représenté plus en détail en figure 2, supporte l'arrière de l'ébauche ( 3) Ce chariot ( 4) est entrainé par une vis

( 6) qui le fait se déplacer de façon continue et régulière à la vi-

tesse Al/At en direction de la cage ( 1), c'est-à-dire dans le sens

de la flèche(F)définissant le sens amont-aval Des pinces tubes ( 7-

7 ') maintiennent l'ébauche ( 3) en amont et en aval de la cage ( 1).

Comme dans l'art antérieur, ces pinces tubes ( 7-7 ') font périodique-

ment tourner l'ébauche ( 3) autour de son axe(XX')d'un angle de, par exemple, 60 , ceci lorsque la cage ( 1) arrive à l'un de ses points morts en fin de course aller ou retour L'ébauche ( 3) glisse dans les pinces ( 7-7 ') lorsque le poussoir ( 5) la fait avancer par rap

port au chariot ( 4).

Une pince tige ( 8), située à l'arrière du laminoir, maintient un

mandrin interne ( 9) et le fait périodiquement tourner en synchronis-

me avec les rotations de l'ébauche ( 3) Ce mandrin ne subit aucun

déplacement axial.

En figure 2, la coupe du chariot ( 4) par le plan vertical passant par l'axe(XX')de l'ébauche, permet d'en mieux voir les détails Ce chariot ( 4) supporte l'arrière de l'ébauche ( 3) par l'intermédiaire d'une douille ( 10) et d'un fourreau tournant creux ( 11) L'ébauche

( 3) est poussée par l'arrière par l'intermédiaire d'une butée à res-

sort ( 12) solidaire du fourreau ( 11) Comme le montre la figure, la -9douille ( 10) peut se déplacer par rapport au chariot suivant l'axe (XX') en glissant sur des portées (P-P') Un ressort hélicoïdal ( 13)

est comprimé lorsque la douille ( 10) se déplace par rapport au cha-

riot vers l'amont Le poussoir ( 5) est articulé autour d'un axe hori-

zontal ( 15) solidaire du chariot ( 4) La partie inférieure du pous-

soir ( 5) est divisée en deux doigts ( 14) symétriques du plan de cou-

pe pour laisser passer le mandrin interne fixe (non représenté ici) dans l'axe de l'ébauche ( 3) ainsi que pour permettre les changements

d'ébauche ( 3).

Ainsi l'ébauche ( 3) se trouve poussée vers l'avant par la combinai-

son d'une part, du déplacement continu du chariot ( 4) entaîné par

la vis ( 6) à la vitesse constante Al/At et, d'autre part, de la pous-

sée périodique des doigts ( 14) du poussoir ( 5) qui oscille autour de l'axe ( 15) Le poussoir ( 5) est commandé par une tige à galet ( 16)

et une came ( 17) agissant en antagonisme de la douille ( 10).

Suivant l'invention, la came ( 17) comporte deux-bossages ( 18-19) dia-

métralement opposés, comme représenté en figure 3.

L'épaisseur (el) du bossage ( 18) mesuréeau-delà du rayon minimal (r) de la came, est déterminée de façon que, lorsque ce bossage agit sur

le poussoir ( 5) par l'intermédiaire de la tige à galet ( 16), ce pous-

soir déplace vers l'amont l'ébauche ( 3) par l'intermédiaire de la douille ( 10) et du fourreau ( 11) d'une longueur Al lorsque la cage

se trouve au voisinage du point mort amont De même, et de façon pré-

férentielle, l'épaisseur (e 2) du bossage ( 19) mesuréeau-delà de ce même rayon (r), est déterminée de façon que, par l'intermédiaire du poussoir ( 5), ce bossage provoque une avance de l'ébauche de a Al, lorsque la cage porte-cylindres se trouve au voisinage du point mort

aval.

Plus exactement, pour tenir compte, d'une part, de l'avance propre

A Il du chariot ( 4) pendant les temps morts amont et aval, et, d'au-

At tre part, du coefficient "k" égal au rapport des longueurs des bras supérieur et inférieur du poussoir ( 5) par rapport à l'axe ( 15), l'épaisseur (el) du bossage ( 18) est sensiblement k Al( 1 t) et l'épaisseur (e 2) du bossage ( 19) est sensiblement k Al(a At) 2 At/ Le profil de la came ( 17) correspond sensiblement au profil de la -l Ocourbe en escalier ( O C 2 C 3 C 4 C 5)de la figure 5, qui représente le

déplacement de 'la partie arrière de l'ébauche en fonction du temps.

La came ( 17) peut être tracée en lui donnant pour épaisseur des bos-

sages, la différence entre les ordonnées de la courbe ( O C 2 C 3 C 4 C 5) et les ordonnées de la droite (OY) représentant le déplace- ment du chariot ( 4) selon l'axe (XX') à une vitesse constante A -At Pour tenir compte de l'inertie des pièces mécaniques et éviter les à-coups, les points anguleux de la courbe ( O C 2 C 3 C 4 C 5) sont

évidemment arrondis sur la came ( 17).

Pour mieux comprendre le mode préférentiel de mise en oeuvre du pro-

cédé, on a représenté de façon schématique, et sans tenir compte

d'une échelle, aux figures 4 a, 4 b, 4 c, 4 d, 4 e, en coupe, les posi-

tions successives de l'ébauche ( 3) par rapport au mandrin ( 9), avant et après chacune des deux phases d'un cycle complet de laminage avec

un mouvement aller et retour de la cage ( 1).

Comme il est bien connu par les praticiens, le mandrin ( 9) est tour-

né autour de l'axe (XX') au cours du temps de manoeuvre au point

mort AO, avant chaque passe de laminage aller ou retour, ceci en m-

me temps que l'ébauche ( 3), mais n'est jamais déplacé selon l'axe

(XX').

Comme les mandrins de l'art antérieur, ce mandrin ( 9) comporte une

partie arrière cylindrique et une partie avant qui va en s'amincis-

sant selon un profil en soi connu pour épouser au mieux la défor-

mation de l'ébauche ( 3) au cours d'une passe de laminage.

Le plan orthogonal par rapport à l'axe XX', selon lequel se raccor-

dent la partie cylindrique et la partie avant amincie du mandrin ( 9)

est ici repéré en (AA').

Pour la clarté de l'exposé, un plan orthogonal fixe, plus en arrière, a été repéré par (BB') Un repère (C) a été également figuré sur l'arrière de l'ébauche ( 3) qui s'avance pas à pas entre chaque passe

de laminage, aussi bien aller que retour Ce repère (C) occupe suc-

cessivement les positions (Cl, C 2, C 3, C 4, C 5) par rapport au plan (BB') Ces repères (C 1, C 2, C 3, C 4, C 5) ont été également -11- portés sur les points correspondants du diagramme de la figure 5,

ainsi que sur la came en figure 3.

Sur la figure 5, le point ( 0) de départ des courbes correspond au point (C 1) Un repère (D) a été figuré sur la partie déjà laminée de l'ébauche à l'aplomb de l'extrémité ( 20) du mandrin ( 9).

En fin d'une opération complète de laminage par mouvement aller-re-

tour de la cage ( 1), l'ébauche ( 3) se trouve plaquée sur le mandrin ( 9) par la dernière phase retour comme représenté en figure 4 a -Le

repère (C 1) se trouve dans le plan repéré (BB').

Afin de permettre un travail de laminage au cours du prochain cycle

de laminage et, plus particulièrement, au cours de la prochaine pha-

se aller de la cage ( 1), l'ébauche ( 3) est avancée par le chariot

( 4) et le poussoir ( 5) d'une longueur A 1, ceci pendant le temps dis-

ponible au point mort amont AO 1 de la cage porte-cylindres ( 1) Le repère (C 1) vient en (C 2) à une distance A 1 en aval du plan (BB'),

comme représenté en figure 4 b.

L'ébauche ( 3) se détache du mandrin ( 9) comme cela est particulière-

ment apparent à proximité du plan (AA') en figure 4 b Le point (D)

de la partie laminée qui se trouvait en (Dl) à l'aplomb de-l'extré-

mité avant ( 20) de l'ébauche ( 3) s'est avancé de A 1 en (D 2), comme-

représenté en figure 4 b.

Le trajet aller, soit dans le sens (F) de la cage ( 1), amincit alors

l'ébauche en l'allongeant et en la plaquant sur le mandrin ( 9), com-

me représenté figure 4 c Le repère (C) est resté en (C 3) à la même distance Al du plan (BB') Le point (D) de l'ébauche ( 3) s'est

avancé en (D 3) à une distance ail de l'extrémité avant ( 20) du man-

drin ( 9).

Pendant que la cage ( 1) est au point mort aval, sous l'action du chariot ( 4) et du poussoir ( 5), l'ébauche ( 3) est à nouveau avancée mais cette fois-ci, non pas d'une longueur A 1, mais d'environ a Al, comme représenté en figure 4 d o le repère (C) vient en (C 4) à une distance d'environ A Il en aval de sa position antérieure (C 3), c'est-à-dire à- une distance d'environ ( 1 + a) Al du plan (BB') Le repère (D) est simultanément avancé au-delà de sa position -12-

précédente (D 3) de la même distance d'environ c Al Il se trouve ain-

si en (D 4) à une distance d'environ 2 Al de ladite extrémité ( 20).

Au cours du trajet en retour de la cage ( 1), l'ébauche se trouve plaquée contre le mandrin ( 9) L'extrémité avant de l'ébauche ne se déplace pas, comme cela est matérialisé par le repère (DS) qui ne

se déplace pas par rapport à (D 4) Le métal de l'ébauche est cepen-

dant refoulé vers l'arrière et le repère (C) vient en (C 5) à une

* distance 2 AI'en aval du plan (BB'), comme représenté en figure 4 e.

On peut alors recommencer un nouveau cycle aller-retour de laminage

qui débutera par une nouvelle avance de l'arrière de l'ébauche (ma-

térialisée par le point C) d'une nouvelle longueur Ai; Le recul de l'arrière de l'ébauche ( 3) au cours du trajet retour de la cage ( 1) est rendu possible par la commande du poussoir ( 5) par la partie descendante (C 4 C 5) du bossage ( 19) de la came ( 17) La forme de la partie descendante (C 4 C 5) de ce bossage ( 19) correspond à un recul des doigts ( 14) du poussoir ( 5) qui permet le recul de la douille ( 10) et du fourreau ( 11) poussés par l'extrémité arrière de l'ébauche.

La forme de la came ( 17) se déduit facilement du diagramme de la fi-

gure 5 o, en abscisse (OT), est porté le temps et, en ordonnée (OL), l'avance de l'arrière de l'ébauche matérialisée par le repère C. L'avance continue du chariot ( 4) selon l'axe (XX') est matérialisée

par la droite (OY) La pente de cette droite est Ai/ At.

Les intervalles de temps égaux "t" pris pour effectuer chaque phase de laminage aller ou retour sont matérialisés par les repères (tl, t 2, t 3, t 4) sur l'axe des temps Les avances effectives effectuées par l'arrière de l'ébauche (ou le point C) au cours de chaque phase,

sont matérialisées par les ordonnées de la courbe (O C 2 C 3 C 4 C 5).

Le point (C 1) est confondu avec l'origine (O) Cette courbe se répè-

te ensuite Sur l'axe des temps, on remarque les intervalles A 91 et A 02 correspondant à la durée des temps de manoeuvre disponibles aux

points morts amont et aval du mouvement de la cage ( 1).

C'est pendant ces intervalles de temps AE= A 01 = A 02 que l'ébauche ( 3) est libérée de l'emprise des cylindres et peut être avancée sous l'effet combiné de l'avance du chariot ( 4) et des doigts ( 14) -13-

du poussoir ( 5).

De même, la figure 6 représente les déplacements de la partie avant del'ébauche en fonction du temps Les échelles utilisées sont les mêmes que sur la figure 5 Le point (D 1) est confondu avec l'origi- ne O Les points (D 2, D 3, D 4 et D 5) correspondent aux mêmes instants que les points (C 2, C 3, C 4, C 5) de la figure 5 On voit que, au cours d'un cycle complet, l'avant (D) avance de 2 d Al, tandis que

l'arrière (C) avance de 2 AI.

Pendant le premier temps mort A 01, l'arrière de l'ébauche (C) ainsi que l'avant (D) avancent simultanément d'une longueur AI de (C 1) en

(C 2) et de (D 1) en (D 2) Cette avance résulte, d'une part, d'un dé-

AO

placement AI -du fait de l'avance du chariot ( 4) dans son ensem-

A 9 ble et, d'autre part, d'un déplacement A 1 ( 1 t) sous la poussée des doigts ( 14) du poussoir ( 5) actionné par la partie montante (Cl

C 2) du bossage ( 18) de la came ( 17).

Pendant le trajet de laminage aller, le point (C) reste sensiblement immobile en (C 2), car les doigts ( 14) du poussoir ( 5) n'exercent pas AO de pression sur la douille ( 10) En effet, l'avance AI(i) du chariot ( 4) est compensée par le recul des doigts ( 14) correspondant à la partie descendante (C 2 C 3) du bossage ( 18) Simultanément, le

point (D) avance de (D 2 à D 3) d'une longueur (a 1) Al.

Pendant le deuxième temps mort A 02, l'avant comme l'arrière de

l'ébauche ( 3) avancent environ de a Al Les repères (C) et (D) vien-

nent respectivement en (C 4) et (D 4) Cette avance est la résultante, d'une part, de l'avance du chariot ( 4) de Ai et, d'autre part, de AO At

l'avance de environ Al(o des doigts ( 14) actionnés par la par-

tie montante C 3 C 4 du bossage ( 19).

Les parties montantes des bossages ( 18-19) correspondent l'une et AO

l'autre à un même angle À= -A.

Pendant le trajet en retour, l'avant de l'ébauche (D) reste immobi-

le en (D 5) tandis que l'arrière recule d'environ (a -1) A 1, le point

C se déplaçant de C 4 à C 5.

-14-

Le recul de l'arrière (C) de l'ébauche ( 3) est permis car, à l'avan-

A O ce du chariot ( 4) de Al( 1), s'oppose un plus grand recul égal à

àO At -

Al(a t) des doigts ( 14) du poussoir ( 5) actionnés par la partie

descendante (C 4 C 5) du bossage ( 19) de la came ( 17).

Des essais ont montré que, suivant les types de cannelures et de

mandrins utilisés, on peut observer un faible recul de la partie ar-

rière de l'ébauche au cours du trajet de laminage aller Ce recul dé-

pend, en particulier, de la position du rayon neutre du cylindre de

laminage par rapport à la profondeur de la cannelure Le rayon neu-

tre est le rayon du cercle pour lequel -la vitesse circonférentielle

est égale et opposée à la vitesse de translation de la cage On com-

prend aisément que, lorsque le tube entre en contact avec la canne-

lure dans sa zone la plus profonde, c'est-à-dire de rayon inférieur au rayon neutre, le cylindre a tendance à entraîner le métal dans le sens du déplacement de la cage, car la vitesse circonférentielle à fond de gorge est inférieure à la vitesse de translation dans le sens

du déplacement.

Au contraire, en fin de cannelure, dans la zone de faible profondeur

de celle-ci, la vitesse circonférentielle à fond de gorge est supé-

rieure à la vitesse de translation et le cylindre a, au contraire, tendance à entraîner le métal en sens inverse du sens de déplacement

de la cage.

Un très grand avantage du procédé et du dispositif suivant l'inven-

tion est qu'ils permettent de donner aux bossages de la came la for-

me voulue pour accompagner le déplacement relatif de l'arrière de

l'ébauche par rapport au chariot au cours des trajets de laminage.

Il n'est généralement pas nécessaire que le profil de la came dans la zone descendante (C 2-C 3) soit tel que les doigts ( 14) dans leur mouvement de recul demeurent en contact avec la partie arrière de

la douille ( 10) solidaire de l'ébauche ( 3) dans son mouvement de dé-

placement relatif vers l'amnaft par rapport au chariot ( 14) Ceci

veut dire que la pente de descente du profil de came au-delà du som-

met du bossage ( 18) peut être, si on le désire, beaucoup plus rapide que la pente minimale qui assure le redul des doigts ( 14) à une -15- vitesse à chaque instant égale à la vitesse relative de recul de

l'arrière de l'ébauche ( 3) par rapport au chariot ( 4).

Par contre, au cours du trajet de laminage en retour il est très im-

portant de contr 8 ler le mouvement de recul de l'ébauche grâce à un profil adapté de la came dans la zone descendante (C 4-C 5) au-delà du

sommet du bossage ( 19).

En effet, du fait de l'avance al de l'ébauche qui a été réalisée au

niveau du point mort aval, l'ébauche est décollée de la partie amin-

cie du mandrin sur une longueur importante et risque de glisser vers

l'amont en échappant en partie à l'emprise des cannelures des c-eilin-

dres au cours du trajet de retour de la cage porte-cylindres Le pro-

fil de came dans la zone (C 4-C 5) doit donc être étudié afin de per-

mettre le recul sans glissement de l'ébauche par rapport au chariot.

Cette vitesse de recul sans glissement de l'ébauche au cours de la phase de laminage en retour dépend de nombreux facteurs tels que les

caractéristiques physiques du métal à laminer, la section de l'ébau-

che, le coefficient d'allongement "a" qui lui est imposé, la forme du mandrin dans la zone de laminage, et la forme correspondante des

cannelures des cylindres.

Dans la pratique on s'attache en général, à donner à la came dans la zone (C 4-C 5) un profil tel que la vitesse de recul des doigts ( 14) soit sensiblement égale à chaque instant à la vitesse de recul de

l'ébauche sans glissement.

Afin d'éviter les risques de rupture du poussoir ou de la came, il est utile de prévoir un moyen limiteur d'efforts tel qu'un ressort

taré qui peut être intercalé en un point convenable de la transmis-

sion mécanique entre l'arrière de l'ébauche et'la came Ce disposi-

tif peut également être logé au niveau du moyen d'entraînement du

chariot porte-came.

Il est possible de disposer entre la came ( 17) et le poussoir ( 5) non pas une tige à galet ( 16) roulant directement sur la came, mais

un moyen de transmission comportant un réglage d'amplitude permet-

tant de modifier le coefficient "k" de transmission aux doigts ( 14) des déplacements provoqués par les bossages ( 18) et ( 19) On peut, par exemple, faire appel à une liaison entre came ( 17) et poussoir -16-

( 5) réalisée au moyen d'un levier présentant au moins un bras régla-

ble tel que celui décrit dans le FR 2 379 326 Grâce à un tel dispo-

sitif, on peut modifier l'avance en fonction des caractéristiques de

déformabilité des métaux ou alliages à transformer, "a" restant cons-

tant pour une came donnée. On peut envisager également de disposer la came et le poussoir non pas sur un chariot -mobile, mais à un emplacement fixe, le poussoir

( 5) entraînant alors l'ébauche ( 3) par l'intermédiaire d'une trans-

mission directe.

On peut aussi, au lieu d'une seule came, utiliser deux cames synchro-

nisées, l'une comportant le bossage ( 18) et l'autre, le bossage ( 19).

Ces deux cames peuvent actionner chacune de façon directe ou indirec-

-15 te, un poussoir dont les doigts viennent èn appui sur l'arrière de

l'ébauche, généralement par l'intermédiaire d'une douille.

Les essais ont montré que le procédé et le dispositif suivant l'in-

vention permettent d'accroître de façon remarquable-la productivité des laminoirs à froid à pas de pèlerin grâce à la répartition équili-1 brée du travàil de laminage sur tout le cycle de fonctionnement,

sans modifier la cadence de fonctionnement de la cage porte-cylindres.

Par ailleurs, compte tenu des cadences élevées de marche de la cage, il est particulièrement avantageux de monter le dispositif d'avance sur un chariot mobile tel que celui décrit aux figures 1 et 2 Les changements d'avance peuvent être effectués facilement par changement de came ou encore en utilisant une transmission comportant un réglage d'amplitude. Une telle disposition permet de diminuer l'importance des masses en mouvement, de raccourcir les transmissions mécaniques et de réduire les jeux pour l'avance de l'ébauche,par rapport à une disposition selon laquelle le système de came est monté à poste fixe Dans tous

les cas, les modifications d'avance peuvent être effectuées facile-

ment par changement de came ou encore en utilisant une transmission

comportant un réglage d'amplitude.

L'exemple non limitatif ci-après décrit, de façon non limitative, -17-

un mode de mise en oeuvre du dispositif et du procédé suivant l'in-

vention.

On utilise un laminoir à pas de pèlerin pour laminage à froid capa-

ble d'ébauches de diamètre extérieur compris entre 70 et 140 mm, équipé de cylindres de travail de 500 mm de diamètre travaillant à

la cadence de 120 cycles aller-retour par minute.

On utilise un tube ébauche de 80 mm de diamètre extérieur et de 8 mm d'épaisseur. Ce laminoir est équipé d'un système d'avance au moyen d'un poussoir

commandé par une came qui effectue un tour pendant que la cage porte-

cylindres effectue un aller-retour Etant donné les caractéristiques du laminoir et du métal de l'ébauche, on choisit comme paramètres de fonctionnement une avance de l'ébauche Al de 10 mm et un coefficient

d'allongement a de 4 1 -

On utilise d'abord ce laminoir de façon conventionnelle, la came com-

portant un seul bossage et -on réalise ainsi une-seule avance Al par

cycle au point mort amont.

L'ébauche avance donc de 1,2 m/mn et on obtient 4,8 m/mn de tube la-

miné On remplace ensuite la came à un seul bossage par une came sui-

vant l'invention comportant deux bossages dont les rapports d'épais-

seur et les profils sont déterminés conformément à l'invention, de façon à permettre une avance de l'ébauche égale à AI au point mort

amont et égale à ctl au point mort aval On constate, dans ces con-

ditions, qu'en fonctionnant avec la même cadence de 120 cycles à la minute, l'ébauche avance de 2,4 m/mn et on obtient 9,6 m/ma de tube

laminé L'invention permet donc de doubler la production sans modi-

fier la cadence de fonctionnement de la cage porte-cylindres.

De nombreuses variantes du procédé ou-du dispositif suivant l'in-

%ention peuvent être développées qui ne sortent pas du domaine cou-

vert par les revendications.

18-

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Procédé de laminage à froid de tubes dans lequel on utilise un laminoir à pas de pèlerin comportant une cage porte-cylindres animée

d'un mouvement cyclique d'aller et retour dans lequel on fait avan-

cer l'ébauche de tube au voisinage de chacun des points morts amont et aval, caractérisé en ce que, pendant le laminage effectué au cours du trajet en retour de la cage porte-cylindres, on permet le

recul de la partie arrière de l'ébauche.

2 Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que le rap-

port entre l'avance aval et l'avance amont est sensiblement égal à

a, a étant le coefficient d'allongement de l'ébauche.

3 Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que le recul de la partie arrière de l'ébauche de tube par rapport à un repère fixe est sensiblement égal à l'avance effective au point mort amont multipliée par(a 1 I

4 Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en

ce que le recul de la partie arrière de l'ébauche est contrôlé.

Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé de laminage à froid de tubes, dans lequel on utilise un laminoir à pas de pèlerin

comportant une cage porte-cylindres ( 1) animée d'un mouvement cycli-

que d'aller et retour, qui permet de commander l'avance de l'Ebau-

che de tube ( 3) au voisinage de chacun des points morts amont et

aval, caractérisé en ce que la commande de cette avance est réali-

sée au moyen d'au moins une came ( 17) qui effectue un tour pendant que la cage porte-cylindres effectue un aller-retour, cette came

comportant deux bossages ( 18-19) diamétralement opposés, qui agis-

sent sur l'ébauche par l'intermédiaire d'un moyen de transmission, un des bossages étant calé pour agir sur l'ébauche au moment o la cage portecylindres se trouve au voisinage du point mort amont et l'autre étant calé pour agir sur l'ébauche au moment o la cage

porte-cylindres se trouve au voisinage du point mort aval.

6 Dispositif suivant revendication 5, caractérisé en ce que les deux bossages de la came sont d'épaisseurs inégales, le bossage de

plus faible épaisseur ( 18) étant calé pour agir sur l'ébauche au voi-

sinage du point mort amont de la cage porte-cylindres.

7 Dispositif suivant revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la came ( 17) est solidaire d'un chariot ( 4) qui se déplace à vitesse

constante vers l'aval pendant le laminage.

8 Dispositif suivant revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que

la came ( 17) agit sur l'ébauche ( 3) par l'intermédiaire d'un pous-

soir ( 5).

9 Dispositif suivant revendication 8, caractérisé en ce qu'un

moyen de transmission ( 16) est placé entre la came ( 17) et le pous-

soir ( 5).

Dispositif suivant revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que

le poussoir ( 5) ou le moyen de transmission ( 16) comportent un régla-

ge d'amplitude.

Il Dispositif suivant l'une des revendications 6 à 10, caractérisé

en ce que le rapport entre les épaisseurs des deux bossages e 2/e 1

est voisin de a.

12 Dispositif suivant l'une des revendications 6 à 11, caractérisé

en ce que l'épaisseur (e 1) du bossage ( 18) est sensiblement égale à l( 1 AG) et que l'épaisseur (e 2) du bossage ( 19) est sensiblement

égale à k Al(a).

13 Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 12, caractérisé

en ce qu'un moyen limiteur d'effort est intercalé au niveau de la transmission mécanique entre l'arrière de l'ébauche et la came, ou

encore au niveau du moyen d'entraînement du chariot.

14 Dispositif suivant revendication 13, caractérisé en ce que ce

moyen limiteur d'effort est un ressort taré.