FR2659576A1

FR2659576A1 - NEEDLE FOR EXTRUSION SPINNING.

Info

Publication number: FR2659576A1
Application number: FR9003479A
Authority: FR
Inventors: Prunier Robert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1991-09-20
Anticipated expiration: 2010-03-19
Also published as: AU7584991A; FR2659576B1; WO1991014519A1

Abstract

The present invention concerns an improved mandrel (4) for forming metal materials, polymers or composites by extrusion which consists of a rotary cylindrical mandrel with alternate bulges and recesses along its longitudinal axis respectively defining the working parts (12) of a calibrated diameter and recessed areas (13) for a lubricant suitable for the extrusion rate and nature of the extruded material. It is applicable in particular to the manufacture of metal tubes.

Description

AIGUILLE POUR LE FILAGE PAR EXTRUSION
La présente invention concerne une aiguille perfectionnée pour le filage de matériaux par extrusion. Elle s'applique notamment à la fabrication de tubes métalliques par le procédé d'extrusion connu sous le nom de "procédé
Ugine-Séjournet". Elle s'applique également à l'extrusion de matériaux non métalliques du type des polymères ou des matériaux composites.NEEDLE FOR EXTRUSION SPINNING
The present invention relates to an improved needle for spinning materials by extrusion. It applies in particular to the manufacture of metal tubes by the extrusion process known as the "process
Ugine-Séjournet ". It also applies to the extrusion of non-metallic materials such as polymers or composites.

Après affinage du minerai, les métaux et notamment les aciers sont généralement coulés sous forme de lingots, puis transformés par des laminoirs dégrossisseurs en produits intermédiaires, tels que blooms ou billettes, servant à la fabrication ultérieure de produits métallurgiques longs tels que des barres ou des tubes. Dans le procédé de forgeage à chaud du type de l'extrusion, la billette de métal à transformer, portée à une température convenable, est ainsi placée dans un récipient métallique, appelé container, fermé par une filière munie d'un orifice de section correspondant au profil que l'on veut obtenir. Une forte pression est alors exercée sur le métal, généralement au moyen d'un piston ou d'un poinçon mu par une presse, ce qui fait sortir le métal par la filière en lui donnant la forme voulue.Lorsqu'on désire obtenir un tube, le filage se fait à travers une filière ronde et la billette, préalablement percée par des techniques connues par ailleurs, est placée sur un mandrin, ou aiguille, solidaire du poinçon, le métal s'écoulant ainsi entre la filière et l'aiguille. Suivant un procédé connu, la réduction des coefficients de frottement générés par les pressions exercées sur la filière et l'aiguille est obtenue par une lubrification adaptée à base de lubrifiants vitreux tels que du verre ou de la poudre de verre, intercalés sous forme de gargousses entre l'aiguille et la billette d'une part, et entre la billette et la filière d'autre part. De cette façon, on réussit à obtenir des tubes dont la qualité de surface et les tolérances dimensionnelles sont compatibles avec certaines applications, notamment pour celles visant l'industrie nucléaire. After refining the ore, the metals and in particular the steels are generally cast in the form of ingots, then transformed by roughing rolling mills into intermediate products, such as blooms or billets, used for the subsequent manufacture of long metallurgical products such as bars or tubes. In the hot forging process of the extrusion type, the metal billet to be processed, brought to a suitable temperature, is thus placed in a metal container, called container, closed by a die provided with an orifice of corresponding section. to the profile that we want to obtain. A strong pressure is then exerted on the metal, generally by means of a piston or a punch moved by a press, which makes the metal come out by the die giving it the desired shape. , spinning is done through a round die and the billet, previously pierced by techniques known elsewhere, is placed on a mandrel, or needle, integral with the punch, the metal thus flowing between the die and the needle. According to a known process, the reduction of the friction coefficients generated by the pressures exerted on the die and the needle is obtained by a suitable lubrication based on vitreous lubricants such as glass or glass powder, intercalated in the form of gargoyles between the needle and the billet on the one hand, and between the billet and the die on the other hand. In this way, we succeed in obtaining tubes whose surface quality and dimensional tolerances are compatible with certain applications, in particular for those targeting the nuclear industry.

Or, malgré la lubrification abondante, et dans le cas de tubes d'assez grandes longueurs, les conditions physiques du métal transformé se modifient en cours de filage, conduisant à une structure superficielle perturbée présentant parfois jusqu'à des arrachements. Un tel inconvénient résulte principalement des techniques de filage actuelles qui ne mettent en oeuvre que des aiguilles cylindriques de révolution, calibrées au diamètre interne des tubes à forger. However, in spite of the abundant lubrication, and in the case of fairly long tubes, the physical conditions of the transformed metal change during spinning, leading to a disturbed surface structure sometimes presenting as tears. Such a drawback mainly results from current spinning techniques which use only cylindrical needles of revolution, calibrated to the internal diameter of the tubes to be forged.

Suivant ces techniques habituelles, la lubrification peut se faire dans de bonnes conditions au début du filage, mais ensuite, le cheminement du lubrifiant entre aiguille et métal est très irrégulier ce qui provoque des grippages et des arrachements dans les zones de frottement les moins lubrifiées. En outre, lorque l'aiguille n'est plus à la température du métal, il se forme une peau superficielle plus froide sur toute la surface du métal ; de ce fait, la plasticité superficielle de la billette est moindre (durcissement structurel), ce qui aggrave encore l'effet précédent. Cette dispersion longitudinale progressive des qualités de la surface interne des tubes est bien connue des hommes de l'art, et peut être mise en évidence par des contrôles métallographiques effectués sur les tubes en sortie de filière.According to these usual techniques, lubrication can be done in good conditions at the start of spinning, but then, the path of the lubricant between needle and metal is very irregular which causes seizures and tears in the least lubricated friction zones. In addition, when the needle is no longer at metal temperature, a cooler surface skin is formed over the entire surface of the metal; therefore, the surface plasticity of the billet is less (structural hardening), which further aggravates the previous effect. This gradual longitudinal dispersion of the qualities of the internal surface of the tubes is well known to those skilled in the art, and can be demonstrated by metallographic checks carried out on the tubes at the outlet of the die.

On sait, par ailleurs, que la force totale nécessaire pour assurer la transformation par filage d'un bloc rond du type d'une billette en un tube dépend du coefficient de frottement entre cette billette et l'aiguille selon une loi exponentielle. Ce coefficient de frottement peut bien entendu avoir des valeurs très variables selon le mode de lubrification choisi. Dans le cas du filage de l'acier, lorsqu'on utilise des lubrifiants vitreux appropriés, ce coefficient présente des valeurs très faibles. Néanmoins, même lorsque la lubrification est abondante, une aiguille cylindrique de révolution à génératrice rectiligne frotte sur la billette sur toute sa surface, et ce d'autant plus qu'elle est plus longue.Cette disposition aggrave notablement les inconvénients résultant du durcissement structurel de la billette en cours de filage puisqu'elle multiplie le nombre de zones de grippage éventuelles par accroissement des pressions exercées par l'aiguille sur le métal. It is known, moreover, that the total force necessary to ensure the transformation by spinning of a round block of the type of a billet into a tube depends on the coefficient of friction between this billet and the needle according to an exponential law. This coefficient of friction can of course have very variable values depending on the lubrication mode chosen. In the case of steel spinning, when appropriate glassy lubricants are used, this coefficient has very low values. However, even when lubrication is abundant, a cylindrical needle of revolution with a rectilinear generator rubs on the billet over its entire surface, all the more so as it is longer. This arrangement considerably aggravates the drawbacks resulting from the structural hardening of the billet during spinning since it multiplies the number of possible seizure zones by increasing the pressures exerted by the needle on the metal.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une aiguille perfectionnée pour le filage de matériaux métalliques, polymères ou composites par extrusion, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un mandrin cylindrique de révolution présentant suivant son axe longitudinal une alternance de ventres et de creux définissant respectivement des parties travaillantes d'un diamètre calibré et des zones de réserve pour un lubrifiant adapté à la vitesse d'extrusion et à la nature du matériau extrudé. The present invention aims to remedy these drawbacks by proposing an improved needle for spinning metallic, polymeric or composite materials by extrusion, characterized in that it consists of a cylindrical mandrel of revolution having, along its longitudinal axis, an alternation of bellies and hollows respectively defining working parts of a calibrated diameter and reserve zones for a lubricant adapted to the speed of extrusion and to the nature of the extruded material.

L'aiguille de filage suivant l'invention présente ainsi un coefficient de frottement réduit du fait de la diminution de la surface des parties travaillantes pour une même longueur d'aiguille. The spinning needle according to the invention thus has a reduced coefficient of friction due to the reduction in the surface of the working parts for the same length of needle.

Un autre avantage qui ressort de l'invention est d'améliorer la lubrification entre l'aiguille et le métal grâce aux réserves constituées dans les sinuosités concaves de celle-ci par un apport primaire, voire permanent, d'un lubrifiant approprié au filage dudit métal. Ces réserves permettent de lubrifier localement les parties travaillantes, évitant par la même occasion les grippages et les arrachements par aggravation du frottement. Another advantage which emerges from the invention is to improve the lubrication between the needle and the metal thanks to the reserves formed in the concave sinuosities of the latter by a primary, even permanent, supply of a lubricant suitable for spinning said metal. These reserves make it possible to locally lubricate the working parts, at the same time avoiding seizures and tearing by worsening of friction.

Un autre avantage de l'invention est de simplifier la réalisation de l'aiguille. En effet, les aiguilles cylindriques conventionnelles à génératrice rectiligne sont calibrées sur toute leur longueur d'une manière très précise ce qui nécessite de les usiner avec beaucoup de soin ; un tel usinage peut en outre s'avérer coûteux et difficile dans le cas d'aiguilles réalisées dans des nuances d'aciers alliés spécialement adaptés pour résister aux températures élevées et aux pressions importantes nécessaires au filage de certains matériaux métalliques. Par ailleurs, ces aiguilles doivent être traitées ou recouvertes en surface, par exemple par chromage dur, traitements dont le coût est bien entendu lié à la superficie de la surface de l'aiguille à traiter. Another advantage of the invention is to simplify the production of the needle. In fact, conventional cylindrical needles with a straight generator are calibrated over their entire length in a very precise manner, which requires them to be machined with great care; such machining can also prove to be costly and difficult in the case of needles produced in alloy steel grades specially adapted to withstand the high temperatures and high pressures necessary for spinning certain metallic materials. Furthermore, these needles must be treated or covered on the surface, for example by hard chrome plating, treatments the cost of which is of course linked to the surface area of the needle to be treated.

Suivant la présente invention, la superficie des parties travaillantes est réduite, ce qui permet notamment de n'usiner et/ou de ne traiter que celles-ci suivant la longueur de l'aiguille, les creux pouvant, dans une certaine mesure, ne recevoir qu'un traitement moins coûteux contre la corrosion puisqu'il ne s'agit pas de zones de frottement.According to the present invention, the area of the working parts is reduced, which makes it possible in particular to machine and / or to treat only these according to the length of the needle, the recesses being able, to a certain extent, to receive than a less expensive treatment against corrosion since they are not friction zones.

Du fait de cette réduction des superficies à traiter, il est envisageable également de recourir à des procédés de revêtement jusqu'alors non rentables, mais pouvant être favorables à une diminution des coefficients de frottement ; par exemple, il devient économiquement intéressant de réaliser des revêtements à partir d'alliages à base de tungstène, de cobalt ou de nickel par des techniques telles que les torches à plasma, ... Due to this reduction in the areas to be treated, it is also conceivable to resort to coating processes hitherto unprofitable, but which may be favorable to a reduction in the coefficients of friction; for example, it becomes economically advantageous to produce coatings from alloys based on tungsten, cobalt or nickel by techniques such as plasma torches, etc.

Un autre avantage d'une aiguille conforme à l'invention est la simplification de son entretien. Lorsqu'en effet une aiguille de filage, ou toute partie travaillante d'un outillage en général, présente des défauts de surface nuisant à la qualité des tubes ou des profilés réalisés (usures et arrachements des revêtements de surface notamment), il est possible de procéder à son rechargement, c'est-à-dire au retraitement des zones endommagées. Ces rechargements mettent en oeuvre des techniques connues en soi, mais font largement appel à des procédés de revêtement utilisant des outils coûteux tels que des torches ou des canons à plasma, les matériaux utilisés étant eux aussi d'un coût élevé. Le plus souvent, il est en outre nécessaire de retraiter toute la surface des parties travaillantes, ce qui conduit à des temps et des coûts de rechargement prohibitifs sur les aiguilles de filage habituelles. Suivant la présente invention, lorsqu'une partie de l'aiguille est endommagée, on peut ne recharger que la partie travaillante concernée, sans devoir intervenir sur la totalité de l'aiguille ; la segmentation de l'aiguille en ventres et en creux, conformément à l'invention, permet de réduire les temps d'intervention, ainsi que la quantité du matériau de rechargement nécessaire à la restauration de l'aiguille. Another advantage of a needle according to the invention is the simplification of its maintenance. When, in fact, a spinning needle, or any working part of a tool in general, has surface defects detrimental to the quality of the tubes or profiles produced (wear and tear of surface coatings in particular), it is possible to reload, i.e. reprocess damaged areas. These reloads use techniques known per se, but make extensive use of coating methods using expensive tools such as torches or plasma cannons, the materials used being also of high cost. Most often, it is also necessary to reprocess the entire surface of the working parts, which leads to prohibitive times and costs of reloading on the usual spinning needles. According to the present invention, when a part of the needle is damaged, it is possible to reload only the working part concerned, without having to intervene on the whole of the needle; the segmentation of the needle into bellies and recesses, in accordance with the invention, makes it possible to reduce the intervention times, as well as the quantity of reloading material necessary for the restoration of the needle.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif d'une aiguille de filage conforme à ses enseignements en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une représentation simplifiée en élévation latérale d'une presse à filer horizontale comportant une aiguille de filage conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue détaillée de la figure 1 montrant plus distinctement la structure de l'aiguille,
- la figure 3 est une vue détaillée d'une variante de cette aiguille équipée d'un segment racleur en son extrémité.Other characteristics and advantages of the present invention will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment given by way of nonlimiting example of a spinning needle in accordance with its teachings with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a simplified representation in side elevation of a horizontal spinning press comprising a spinning needle according to the invention,
FIG. 2 is a detailed view of FIG. 1 showing more clearly the structure of the needle,
- Figure 3 is a detailed view of a variant of this needle equipped with a scraper segment at its end.

Nous rappellerons tout d'abord, en référence aux figures 1 et 2, la structure générale d'une presse à filer horizontale 1. Cette presse 1 comporte, de la droite vers la gauche du dessin
- une partie de puissance hydraulique actionnant un piston 2 et un poinçon 3 auquel une aiguille de filage 4 est solidarisée par l'intermédiaire de son talon 5 (fig.2) se trouvant en saillie par rapport à elle,
- une partie fixe comportant un conteneur 6 pour le maintien d'une billette 7 (fig.2) à extruder, ce conteneur 6 se trouvant en butée contre une filière 8, elle-même montée sur une pièce support appelée sommier 9.We will first of all recall, with reference to FIGS. 1 and 2, the general structure of a horizontal spinning press 1. This press 1 comprises, from right to left of the drawing
a part of hydraulic power actuating a piston 2 and a punch 3 to which a spinning needle 4 is secured by means of its heel 5 (FIG. 2) being projecting from it,
a fixed part comprising a container 6 for holding a billet 7 (fig. 2) to be extruded, this container 6 being in abutment against a die 8, itself mounted on a support piece called a bed base 9.

Lorsque le piston 2 est complètement reculé, il existe un intervalle suffisant entre l'extrémité de l'aiguille 4 et l'extrémité du conteneur 6 pour permettre l'introduction de la billette 7 dans ledit conteneur 6 ; dans cette technique de filage propre à l'invention, la billette 7 est préalablement alésée à un diamètre légèrement supérieur au diamètre de l'aiguille 4, ce qui permet d'avancer celle-ci à l'intérieur de l'alésage de la billette 7, puis d'introduire l'ensemble dans le conteneur 6. Entre l'aiguille 4 et la billette 7, on intercale par ailleurs un grain de poussée 10 (fig.2) d'une forme annulaire appropriée. Après chauffage du conteneur 6, de la billette 7 et de l'aiguille 4, on actionne la presse et un banc de sortie 11 situé à l'arrière du sommier 9 permet la récupération des tubes filés. When the piston 2 is completely retracted, there is a sufficient gap between the end of the needle 4 and the end of the container 6 to allow the introduction of the billet 7 into said container 6; in this spinning technique specific to the invention, the billet 7 is previously bored to a diameter slightly greater than the diameter of the needle 4, which makes it possible to advance the latter inside the bore of the billet 7, then introduce the assembly into the container 6. Between the needle 4 and the billet 7, there is also interposed a thrust grain 10 (fig.2) of an appropriate annular shape. After heating the container 6, the billet 7 and the needle 4, the press is actuated and an outlet bench 11 located at the rear of the bed base 9 allows recovery of the spun tubes.

Suivant la présente invention, et conformément à la figure 2, l'aiguille de filage 4 présente une alternance de ventres et de creux définissant respectivement des parties travaillantes 12 et des réserves 13 d'un lubrifiant adapté au matériau de la billette 7. Les parties travaillantes 12 sont cylindriques à génératrice rectiligne et leur diamètre est calibré pour correspondre au diamètre intérieur du tube à réaliser. According to the present invention, and in accordance with FIG. 2, the spinning needle 4 has an alternation of bellies and depressions defining respectively working parts 12 and reserves 13 of a lubricant adapted to the material of the billet 7. The parts working 12 are cylindrical with a straight generator and their diameter is calibrated to correspond to the inside diameter of the tube to be produced.

Eventuellement, et suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, les parties travaillantes 12 peuvent présenter des diamètres décroissant régulièrement depuis le talon 5 de l'aiguille 4 vers son extrémité libre, la mise au diamètre intérieur du tube filé s'effectuant progressivement ; dans cette disposition de l'invention, l'aiguille de filage 4 est par conséquent globalement cônique. Optionally, and according to a complementary characteristic of the invention, the working parts 12 may have diameters decreasing regularly from the heel 5 of the needle 4 towards its free end, the setting to the internal diameter of the spun tube being carried out gradually; in this arrangement of the invention, the spinning needle 4 is therefore generally conical.

Par ailleurs, les parties travaillantes 12 sont traitées en surface pour réduire le coefficient de frottement entre le matériau de la billette 7 et l'aiguille 4. Dans le cas du filage de matériaux métalliques, il peut s'agir d'un chromage dur, d'un revêtement à base d'alliages de nickel, de tungstène ou de cobalt, sans exclusion, bien entendu, d'autres revêtements adaptés au filage de matériaux différents. Furthermore, the working parts 12 are treated on the surface to reduce the coefficient of friction between the material of the billet 7 and the needle 4. In the case of the spinning of metallic materials, it may be hard chrome plating, a coating based on nickel, tungsten or cobalt alloys, without excluding, of course, other coatings suitable for spinning different materials.

Les réserves 13 agencées sur l'aiguille 4 favorisent la rétention de poches de lubrifiant entre deux parties travaillantes 12. Ces réserves 13 viennent ainsi, en cours de filage, alimenter en lubrifiant l'interface entre le matériau de la billette 7 et les parties travaillantes 12 situées à proximité.On notera également que sous réserve d'un dimensionnement judicieux du volume des réserves 13, il ne se produit pas de déformation plastique du métal chaud entre deux parties travaillantes 12, et ce malgré les pressions transversales considérables mises en jeu ; ceci résulte notamment des vitesses de filage qu'il est courant d'obtenir par rapport à la largeur des parties travaillantes 12 et des réserves 13 - par exemple, pour une vitesse de filage de 2 m/s (défilement des tubes filés en sortie de filière), on utilise une aiguille 4 présentant des parties travaillantes 12 de 40 à 50 mm de largeur séparées par des réserves 13 de 10 à 20 mm de largeur -. The reserves 13 arranged on the needle 4 promote the retention of pockets of lubricant between two working parts 12. These reserves 13 thus come, during spinning, to supply lubricant with the interface between the material of the billet 7 and the working parts 12 located nearby. It should also be noted that, subject to judicious sizing of the volume of the reserves 13, there is no plastic deformation of the hot metal between two working parts 12, despite the considerable transverse pressures involved; this results in particular from the spinning speeds which it is common to obtain relative to the width of the working parts 12 and of the reserves 13 - for example, for a spinning speed of 2 m / s (scrolling of the tubes spun at the outlet of die), a needle 4 is used having working parts 12 40 to 50 mm wide separated by reserves 13 10 to 20 mm wide -.

Le lubrifiant utilisable est de tout type courant en l'espèce pour le filage des matériaux métalliques (verres, poudres de verre ou équivalent), des matériaux polymères ou composites (graisses à haut point de ramollissement, ...). The lubricant that can be used is of any common type in this case for spinning metallic materials (glasses, glass powders or equivalent), polymeric or composite materials (greases with a high softening point, etc.).

Selon sa nature, on introduit le lubrifiant soit entre l'aiguille 4 et l'alésage central de la billette 7 sous la forme de gargousses, soit on peut envisager, conformément à une caractéristique complémentaire de l'invention, d'en faire un apport permanent au cours du filage, cet apport s'effectuant avantageusement au niveau des réserves 13 ménagées le long de l'aiguille 4. A cet effet, l'aiguille 4 peut être alésée de manière à y définir un conduit interne ramifié, non représenté sur les figures, alimentant les réserves 13, le lubrifiant devant présenter alors une viscosité compatible avec son cheminement dans ledit conduit.Depending on its nature, the lubricant is introduced either between the needle 4 and the central bore of the billet 7 in the form of gargousses, or it can be envisaged, in accordance with an additional characteristic of the invention, to make a contribution permanent during spinning, this contribution advantageously taking place at the level of the reserves 13 formed along the needle 4. For this purpose, the needle 4 can be bored so as to define there a branched internal conduit, not shown on the figures, supplying the reserves 13, the lubricant then having to have a viscosity compatible with its path in said conduit.

On comprend donc que l'étagement progressif du travail de filage de la billette 7 par l'outil intérieur constitué d'une aiguille 4 conforme å la présente invention est favorable à une diminution du coefficient de frottement entre cette aiguille 4 et le métal, d'une part en raison de la réduction de la superficie des parties travaillantes 12 calibrées par rapport à une aiguille de filage conventionnelle, d'autre part en raison des réserves 13 de lubrifiant qu'il est possible d'aménager tout le long de ladite aiguille 4. Par ailleurs, la présence d'un lubrifiant abondant durant toute la phase de filage ralentit dans une certaine mesure le refroidissement de l'aiguille 4 par rapport au métal de la billette 7 ; cet effet inattendu vient retarder la formation d'une peau froide moins plastique à la superficie du métal, cette peau étant responsable de certains des défauts de surface que l'on retrouve sur les tubes. It is therefore understood that the gradual staging of the work of spinning the billet 7 by the inner tool consisting of a needle 4 according to the present invention is favorable to a reduction in the coefficient of friction between this needle 4 and the metal, d on the one hand because of the reduction in the area of the working parts 12 calibrated with respect to a conventional spinning needle, on the other hand because of the reserves 13 of lubricant which it is possible to arrange all along said needle 4. Furthermore, the presence of an abundant lubricant during the whole spinning phase slows to a certain extent the cooling of the needle 4 relative to the metal of the billet 7; this unexpected effect delays the formation of a less plastic cold skin on the surface of the metal, this skin being responsible for some of the surface defects found on the tubes.

Rappelons à ce titre qu'on peut dire qu'un métal est travaillé à chaud si l'opération de forgeage (ou filage dans ce cas spécifique de l'extrusion) a lieu à une température telle qu'il puisse recristalliser des que la déformation cesse, ou même pendant la déformation si celle-ci est assez lente. Ajouté à l'augmentation de plasticité résultant des températures croissantes, ce phénomène de recristallisation est particulièrement favorable pour les déformations plastiques importantes, telles que celles opérées pour la transformation de la billette 7 en un produit long tel qu'un tube. On sait en outre que la transformation par filage peut s'effectuer avec des corroyages importants (de 10 à 100) sous l'influence de forces s'exerçant selon les trois directions principales au niveau de la filière 8 et de l'aiguille 4.Il en résulte généralement un brassage extrêmement énergétique des molécules du métal filé, conduisant à des produits homogènes dont les propriétés transversales ont des valeurs voisines de celles de ces propriétés longitudinales ; la possibilité d'un tel brassage n'est réalisé que lorsque les conditions du filage, notamment thermiques, sont parfaites, ce qui n'est pas le cas en fin de filage avec une aiguille conventionnelle tandis qu'on obtient ce résultat important en utilisant l'aiguille 4 conforme à la présente invention. Bien entendu, cet effet ne se retrouve pas exactement lorsque l'on file une billette 7 d'un matériau non métallique tel que polymère ou composite.As such, we can say that a metal is hot worked if the forging operation (or spinning in this specific case of extrusion) takes place at a temperature such that it can recrystallize as soon as the deformation stops, or even during deformation if it is slow enough. Added to the increase in plasticity resulting from increasing temperatures, this recrystallization phenomenon is particularly favorable for large plastic deformations, such as those carried out for the transformation of the billet 7 into a long product such as a tube. It is also known that the transformation by spinning can be carried out with significant wrinkling (from 10 to 100) under the influence of forces exerted in the three main directions at the level of the die 8 and of the needle 4. This generally results in an extremely energetic mixing of the molecules of the spun metal, leading to homogeneous products whose transverse properties have values close to those of these longitudinal properties; the possibility of such stirring is only achieved when the spinning conditions, in particular thermal, are perfect, which is not the case at the end of spinning with a conventional needle while this important result is obtained by using the needle 4 according to the present invention. Of course, this effect is not found exactly when one spun a billet 7 of a non-metallic material such as polymer or composite.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'alternance des parties travaillantes 12 et des réserves 13 agencées le long de l'aiguille de filage 4 n'est pas nécessairement une alternance régulière, c'est-à-dire que la répartition et la largeur des parties travaillantes 12 ne sont pas uniformes mais dépendent de conditions spécifiques de forgeage du métal de la billette 7 ou de filage du matériau la constituant de manière plus générale. On peut ainsi par exemple prévoir des parties travaillantes 12 plus larges aux endroits de plus forte pression, des réserves 13 plus larges vers l'extrémité de l'aiguille 4 opposée à son talon 5 de manière à favoriser une plus grande lubrification du côté de l'aiguille 4 le plus éloigné des gargousses de lubrifiant, ou toute autre disposition spécifique aux conditions de filage d'un matériau donné. According to another characteristic of the invention, the alternation of the working parts 12 and the reserves 13 arranged along the spinning needle 4 is not necessarily regular alternation, that is to say that the distribution and the width of the working parts 12 are not uniform but depend on specific conditions for forging the metal of the billet 7 or for spinning the material constituting it more generally. It is thus possible, for example, to provide wider working parts 12 at the places of greatest pressure, larger reserves 13 towards the end of the needle 4 opposite its heel 5 so as to promote greater lubrication on the side of the 'needle 4 furthest from the lubricant jars, or any other provision specific to the spinning conditions of a given material.

La présente invention vise enfin à remédier à un inconvénient général des techniques de transformation par extrusion. La présence d'un lubrifiant abondant entre notamment l'aiguille de filage 4 et l'alésage de la billette 7 - abondance encore renforcée grâce aux moyens développés par l'invention - peut conduire à des difficultés d'élimination de ce lubrifiant de la surface des produits extrudés. C'est le cas des verres qui se solidifient rapidement au refroidissement, ou des graisses à haut point de ramollissement. En sortie de filière 8, un tube présente ainsi une couche lubrifiante généralement épaisse, jamais homogène et formée principalement d'amas irréguliers difficile à éliminer, en particulier dans les alésages (un tube peut couramment avoir plusieurs mètres de longueur). The present invention finally aims to remedy a general drawback of transformation techniques by extrusion. The presence of an abundant lubricant between in particular the spinning needle 4 and the bore of the billet 7 - abundance further reinforced by the means developed by the invention - can lead to difficulties in removing this lubricant from the surface. extruded products. This is the case for glasses which solidify quickly on cooling, or greases with a high softening point. At the outlet of die 8, a tube thus has a generally thick lubricating layer, never homogeneous and formed mainly of irregular clumps difficult to eliminate, in particular in bores (a tube can commonly have several meters in length).

L'élimination du lubrifiant s'effectue le plus souvent par voie chimique grâce à des solvants, mais ceux-ci peuvent parfois induire une action préjudiciable aux qualités de surface du matériau sous-jacent.The removal of the lubricant is most often carried out chemically using solvents, but these can sometimes induce an action detrimental to the surface qualities of the underlying material.

Suivant une caractéristique complémentaire de la présente invention, il est donc prévu de pouvoir éliminer tout ou partie du lubrifiant pendant qu'il se trouve encore dans un état malléable ou fluide, c'est-à-dire dans un délai très court après l'extrusion. Pour ce faire, et conformément à la figure 3, l'extrémité de l'aiguille de filage 4 est pourvue d'un segment racleur 15 faisant saillie pour venir racler le lubrifiant adhérant à la surface interne du produit filé. According to an additional characteristic of the present invention, it is therefore planned to be able to remove all or part of the lubricant while it is still in a malleable or fluid state, that is to say within a very short time after the extrusion. To do this, and in accordance with FIG. 3, the end of the spinning needle 4 is provided with a scraper segment 15 projecting to scrape off the lubricant adhering to the internal surface of the spun product.

Par ailleurs, le lubrifiant ainsi retiré peut s'accumuler, le cas échéant, dans un logement 16 situé en arrière dudit segment racleur 15. Ce logement 16 peut être réalisée de la même manière qu'une réserve 13, et se présente ainsi en creux par rapport à la partie travaillante 12 précédente. Furthermore, the lubricant thus removed can accumulate, if necessary, in a housing 16 located behind said scraper segment 15. This housing 16 can be produced in the same way as a reserve 13, and thus appears hollow compared to the previous working part 12.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est envisageable d'aléser l'aiguille de filage 4 pour y définir un conduit 17 ramifié, débouchant à l'avant de l'aiguille 4 devant le segment racleur 15 de manière à permettre la projection d'un fluide de dissolution ou de désagrégation sur la couche résiduelle de lubrifiant solidifié après le raclage de la majeure partie dudit lubrifiant par ledit segment racleur 15. Ce fluide de dissolution ou de désagrégation optionnel peut faciliter le retrait complet du lubrifiant de la surface intérieure du produit filé. According to another characteristic of the invention, it is possible to bore the spinning needle 4 to define a branched conduit 17 there, opening at the front of the needle 4 in front of the scraper segment 15 so as to allow projection of a dissolving or disintegrating fluid on the residual layer of solidified lubricant after the scraping of most of said lubricant by said scraper segment 15. This optional dissolving or disintegrating fluid can facilitate the complete removal of the lubricant from the interior surface of the spun product.

Il est bien évident qu'un tel dispositif terminal à l'extrémité de l'aiguille de filage 4, si elle est très avantageuse dans le cas de l'invention, peut également équiper une aiguille de filage conventionnelle cylindrique à génératrice rectiligne. It is obvious that such a terminal device at the end of the spinning needle 4, if it is very advantageous in the case of the invention, can also equip a conventional cylindrical spinning needle with a straight generator.

Un autre avantage de l'installation d'un segment racleur 15 à l'avant de l'aiguille de filage 4 est qu'elle permet de régler dans une certaine mesure l'épaisseur de la couche de lubrifiant solidifié sur la surface du produit filé. Cette épaisseur prévisible rend ainsi mieux calculable les paramètres des solvants ultérieurs à employer pour l'élimination complète du lubrifiant sans dégradation du matériau sous-jacent. En outre, une couche résiduelle peu épaisse et régulière peut être valorisée comme couche protectrice pour certains traitements ultérieurs.Enfin, il est envisageable de pouvoir usiner une couche résiduelle mince ce qui permet d'enlever le lubrifiant sans recourir aux moyens chimiques, ou de retirer une telle couche mince sous l'effet d'interactions thermiques ou mécaniques adéquates, développées par ailleurs (telles que l'emploi de lasers de puissance dont le faisceau est focalisé sur ladite couche de manière à y provoquer une onde de choc provoquant son décollement) ; dans cette optique, la fonction du segment racleur 15 constitue une opération prélable à un décapage rapide et efficace pour l'obtention de produits filés tels que des tubes présentant par ailleurs des qualités de surface importantes du fait de l'emploi d'une aiguille de filage 4 conforme à la présente invention. Another advantage of installing a scraper segment 15 at the front of the spinning needle 4 is that it makes it possible to adjust to a certain extent the thickness of the layer of solidified lubricant on the surface of the spun product. . This predictable thickness thus makes it easier to calculate the parameters of the subsequent solvents to be used for the complete elimination of the lubricant without degradation of the underlying material. In addition, a thin and regular residual layer can be used as a protective layer for certain subsequent treatments. Finally, it is possible to be able to machine a thin residual layer which makes it possible to remove the lubricant without resorting to chemical means, or to remove such a thin layer under the effect of adequate thermal or mechanical interactions, developed elsewhere (such as the use of power lasers whose beam is focused on said layer so as to cause a shock wave causing its separation) ; in this perspective, the function of the scraper segment 15 constitutes an operation prerequisite for a quick and effective pickling for obtaining spun products such as tubes having moreover important surface qualities due to the use of a needle. wiring 4 according to the present invention.

La présente invention n'est bien entendu pas limitée par les variantes de réalisation précédemment décrites ou représentées sur les dessins annexés, et il est notamment clair que le remplacement d'un moyen technique employé ici à titre d'exemple par un moyen équivalent, pour autant qu'il se fasse conformément aux enseignements de l'invention, ne sortirait bien sûr pas de son cadre. The present invention is of course not limited by the variant embodiments previously described or shown in the accompanying drawings, and it is in particular clear that the replacement of a technical means employed here by way of example by equivalent means, for as far as it is done in accordance with the teachings of the invention, would of course not go beyond its scope.

L'aiguille perfectionnée pour le filage de matériaux métalliques, polymères ou composites par extrusion, objet de la présente invention, s'applique notamment à la fabrication de tubes métalliques. The improved needle for spinning metallic, polymer or composite materials by extrusion, object of the present invention, is particularly applicable to the manufacture of metal tubes.

Claims

1 - Needle (4) improved for spinning metallic, polymer or composite materials by extrusion, characterized in that it consists of a cylindrical mandrel of revolution having, along its longitudinal axis, an alternation of bellies and hollows defining respectively working parts (12) of a calibrated diameter and reserve zones (13) for a lubricant adapted to the speed of extrusion and to the nature of the extruded material.

2 - Needle (4) improved according to the preceding claim, characterized in that the working parts (12) are cylindrical with a straight generator and their diameter is calibrated to correspond to the inside diameter of the tube to be produced.

3 - Needle (4) improved according to any one of the preceding claims, characterized in that the working parts (12) have diameters decreasing regularly from the heel (5) of the needle (4) towards its free end, the setting the inside diameter of the spun product gradually.

4 - Needle (4) improved according to any one of the preceding claims, characterized in that the working parts (12) are surface treated to reduce the coefficient of friction between the material of the billet (7) to be extruded and the needle (4).

5 - Needle (4) improved according to any one of the preceding claims, characterized in that a permanent supply of lubricant is made during spinning, this supply advantageously taking place at the reserves (13) formed along the needle (4) which is bored for this purpose so as to define a branched internal conduit supplying said reserves (13).

6 - Needle (4) improved according to any one of the preceding claims, characterized in that the alternation of the working parts (12) and the reserves (13) arranged along the needle (4) is regular.

7 - Needle (4) improved according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the alternation of the working parts (12) and of the reserves (13) arranged along the needle (4) is irregular, that is to say that the distribution and the width of the working parts (12) are not uniform but depend on specific spinning conditions of the material constituting the billet (7).

8 - Needle (4) improved according to any one of the preceding claims, characterized in that the end of the needle (4) is provided with a scraper segment (15) projecting to scrape the lubricant adhering to the internal surface of the spun product.

9 - Needle (4) improved according to claim 8, characterized in that the lubricant removed by the scraper segment (15) from the surface of the spun product accumulates in a housing (16) located behind said scraper segment (15) .

10 - Needle (4) improved according to any one of claims 8 or 9, characterized in that the needle (4) is bored to define there a conduit (17) branched, emerging at the front of the needle ( 4) in front of the scraper segment (15) so as to allow the projection of a dissolving or disintegrating fluid onto the residual layer of solidified lubricant after the scraping of most of said lubricant by said scraper segment (15).