[0001] La présente invention concerne un dispositif en 3 variantes permettant de recouvrir
un métal ductile par un autre métal ductile ,ou par un autre matériau,à froid ou à
mi-chaud et sans perte de matière, sous forme de produit long. L'opération se fait
par étirage ou Tréfilage couplée d'un compactage ou d'une incrustation de fils en
périphérie ; Les dispositifs selon l'invention peuvent s'appliquer à froid ou à mi-chaud
sur une ligne d'étirage multi passes ,avec ou sans une opération de Toronnage consécutive
aux divers produits obtenus ; La Ligne globale est conçue et préparée en fonction
des différents Cahier des Charges du produit final visé .
[0002] Dans l'état actuel de la Technique,soit le Métier de recouvrement d'un métal par
un autre métal ,les procédés industriels pratiqués sont essentiellement : par voie
électrolytique,électochimique, par différents moyens de projection sous forme de particules
,soit solides, soit fondues ou semi-fondues, ou par immersion au défilé dans un métal
en fusion ; les méthodes de production se signalent par leurs faibles productivité
,alliées à des couches de faible épaisseur,à des conditions de liaison d'interface
chimiquement et mécaniquement pointues , et à des conditions de Travail et de Sécurité
contraignantes (Chaleur et Dangerosité).
[0003] Le dispositif selon l'invention s'adresse , en premier lieu , aux Producteurs de
Fils bimétaux ou tri-métaux , à vocation électrique dont la résistance mécanique globale
est un facteur déterminant du Cahier des Charges du Fil composite fabriqué. Le dispositif
selon l'invention s'adresse également aux Producteurs de Produits Longs dont le critère
Anti-Corrosion est un élément de base du Cahier des Charges Produit
[0004] le dispositif selon l'invention a pour but d' associer ,par incrustation ou par compactage
,des fils de cuivre ou d'aluminium ,avec des fils d'acier dur ,écrouis ou trempés,
cités à titre indicatf et non limitatif ,pour augmenter de façon notoire la résistance
mécanique globale du fil bi ou tri-métaux , en première application ; le fil multimétaux
pourra servir de constituant pour la fabrication de torons ,voir de câbles de type
aériens ,à titre indicatif. En fonction des différents Cahiers des Charges du produit
5 final , l'invention prévoit et conçoit trois possibilités pour recouvrir un métal
( ou un autre matériau) par un autre métal (ou par un autre matériau )
[0005] les 3 symboles suivants seront utilisés pour les 3 méthodes de recouvrement :
P18 e, P18 i, P18 c :
- P18e : plusieurs Fils ductiles sont écrasés et fortement compactés par une opération d'écrouissage pour couvrir intégralement
le Périmètre de l'âme. ; à titre indicatif et non limitatif , le nombre de fils est
de quatre.
- P18 i : Plusieurs Fils Durs, écrouis ou trempés revenus,de haute résistance,préférentiellement,
en aciers inoxydables,ou autre métal, sont incrustés dans la peau du métal (ou autre matériau)d'âme de consistance ductile, par une opération
d'écrouissage ; à titre indicatif et non limitatif, le nombre de fils est égal à trois
.
- P18 c : le Fil d'âme , de dureté et de nuance choisie est recouvert par une couche de métal ( ou autre matériau) ductile et compact de forme tubulaire à l'origine.
[0006] En fonction du Cahier des Charges du Produit Final,Les 3 dispositifs selon l'invention
permettent de recouvrir un métal ,ou autre matériau, par un autre métal ,ou autre
matériau , avec des épaisseurs et des diamêtres choisis au départ, selon une gamme
dimensionnelle relativement large. Les dispositifs selon l'invention permettent ainsi
bon nombre de choix et de latitudes .
[0007] les dessins annexés illustrent les 3 Dispositifs selon l'invention:
La Planche 1 représente en vue de dessus le dispositif de l'invention , nommé P18 e , ou P18 i ;
- la figure 1 représente en vue de dessus une couleuse 17 (ou boite à lubrifiants) de
grande dimension, de longueur 1.30 m ,donné à titre indicatif et non limitatif. L'ensemble
17 comporte 3 porte-filières 18,19,20 ; en 1 est inséré une filière qui est l'élément
de guidage du fil d'âme les pièces 3,6,9 sont des filières d'écrouissage ,en diamant
ou en carbure de tungstène , donné à titre indicatif..Les bacs étanches 2, 4,7 et
10 sont destinés à recevoir un lubrifiant , ou un métal liquide à bas point de fusion
ou un polymère liquide ; ces éléments étant choisis en fonction des différents Cahiers
des Charges du produit final.
- la figure 2 représente Les pièces guide métalliques 5 out 8 qui sont solidaires de
leur filière respective, et sont percées de 5 logements pour recevoir en 12,13,14,15
, quatre filières de guidage ;le passage du fil d'âme est prévu en 16.
La Planche 2 représente en coupe travers le dispositif de l'invention, nommé P18 e avec les figures 3, 4, 5, décrivant l'évolution du compactage des différents fils
21,22,23,24.
- la figure 3 représente un fil d'âme 25 et quatre fils de couverture 21,22,23,24 prêts
à être compactés sur l'âme ; 26 est le diamêtre final (virtuel) du produit visé.
- la figure 4 représente une opération intermédiaire de compactage des fils 21,22,23,24.
en cours d'aplatissement.
- la figure 5 représente le produit final compacté avec les quatre couches 21,22,23,24
,et l'âme 25
La Planche 3 représente en coupe travers le dispositif de l'invention, nommé P18 i, avec trois opérations successives d'incrustation des fils durs 27,28,29 dans l'âme
ductile et tendre 25.
- la figure 6 représente le fil d'âme 25 et trois fils 27,28,29, prêts à être incrustés
- la figure 7 représente une opération intermédiaire d'incrustation des fils durs 27,28,29.
- la figure 8 représente le produit final avec les trois fils durs 27,28,29, incrustées
dans l'âme 25 de faible dureté.
- la figure 9 représente un agrandissement du fil 28 ,légèrement ovalisé, incrusté d'une
manière décrite postérieurement.
La Planche 4 représente en coupe travers le dispositif de l'invention , nommé P18 c, décrivant
trois opérations de Compactage d'un tube ductile , comportant à l'intérieur : un fil
d'âme de métal ou d'un polymère ,cité à titre non limitatif
- la figure 10 représente le tube 30 de base ayant à l'intérieur un fil d'âme 25 ,avec
la surface (ou volume) 31 à réduire à zéro , par étirement du tube et compactage sur
l'âme.
- la figure 11 représente une opération intermédiaire de compactage du tube 30 sur l'âme
25.
- la figure 12 représente , en agrandi , le tube 30 étiré et compacté sur le fil 25
, avec des pressions qui seront définies plus loin.
La Planche 5 ,Figure 13 représente ,en vie de dessus, une installation de dévidage rotatif du fil
d'âme 26 à partir de la bobine 35, le déplacement du tube 30 renfermant cette âme
chicané sur les deux poulies rotatives,à gorge 33 et 34, montées sur un chariot qui
se déplace sur un rail ; le tube est en cuivre, en Aluminium ,cité à titre non limitatif,
le dévidoir rotatif 35 du fil d'âme est également monté sur un chariot à déplacement
rectiligne ; les 3 chariots porteurs de 33, 34, 35 ont un déplacement vers la Tréfileuse
32 .
le dispositif selon l'invention nommé
P 18 e (e = écrasé) Consiste à recouvrir une âme métallique de Haute résistance , de Diamêtre
⌀ 1,8 m/m ,de résistance 2000 / 2200 MPa , donné à titre indicatif,en Acier inoxydables
,ou en acier laitonnée ou étamée ou en autre matériau , par trois ou quatre fils en
métal de bonne ductilité ,de cuivre ou d'aluminium recuits, de ⌀ 1,5 m/m ,donné à
titre indicatif et non limitatif. L' épaisseur de métal conducteur ( Cuivre , Alu
, ou autre sera fonction des différents Cahier des Charges des produits visés.
[0008] La Planche 1 représente un ensemble Bloc d'étirage 17 de longueur 1,30 m ,comportant
3 (ou 4) porte- filières 18,19,20 (21 à la suite , non représenté).la filière 1 est
la filière guide d'entrée ; la filière 3 pour faire un mini écrouissage( skin-pass)et
assurer une parfaite tension de l'âme dans l'espace 3-6 et l'étanchéité du bac 4 recevant
un produit liquide ou poudreux ; les ensembles 5+6 et 8+9 sont montés et solidarisés
dans leur bague Porte-filières 19 et 20 ; les pièces 5 et 8 sont en métal ,percées
de 4+1 logements pour recevoir en 12,13,14,15 , quatre filières- guide laissant passer
,avec une faible tolérance, quatre fils du métal à recouvrir l'âme ,et au centre,
le passage 16 de l'âme à recouvrir; Les guides 5 et 8 , solidaires de la filière ont
pour but d'introduire les 4 fils de cuivre devant le cône de la filière à un endroit
précis ( et constant) ; ils peuvent ,si on le Décide, jouer le rôle de pré.mouillant
du lubrifiant ; les 4 fils de cuivre ou d'Aluminium,donné a titre indicatif, non représenté
sur la Planche 1 , sont dévidés par 4 bobines jumelées montées à l'amont de la couleuse
17, et par un système de dévidage conventionnel. Le fil multi métaux sortant de 17
est étiré par un banc mono passe ou par une multi passe,selon le taux de compactage
ou,d'allongement que l'Industriel désire donner au produit brut.
[0009] Les figures 4 et 5 décrivent l'évolution des profils d'écrasement de ces 4 fils de
matériau ductile les bacs 2,4,7 ( et 10, éventuellement) servent à contenir un lubrifiant,ou
un liquide ,ou une résine ou un polymère ou un métal liquide à bas point de fusion
, cité à titre indicatif ,choisis en fonction du Cahier des Charges du Produit final
visé.La filière 6 sert à pré-écraser les 4 fils de Cu ou Alu, à titre indicatif ,sur
l'âme métallique ; elle pourra être jumelée par une filière 6 bis,jumelée (non représentée)
si le taux de remplissage dans le cône de travail est trop important ou, est limite.
; la filière 9 sert à terminer le " Compactage " du cuivre / Alu ou X sur l'âme ;la
filière 10 (non représentée) sert à parachever le " Compactage " du cuivre / Alu ou
matériau X , si cette opération s'avère nécessaire pour certains métaux ou matériaux
. Le bac 10 sert à récupérer le crachement excéssif par la filière 9 de lubrifiant
qui est ramené en 7 par le circuit 11. Les lubrifiants ou résine,ou métal liquide,ou
autre ,à titre indicatif, en 2,4,7 sont choisis en fonction du Cahier des Charges
du produit fini ainsi que le résiduel que l'on désire obtenir sur chacun des cinq
constituants , sera en fonction des critères de Corrosion tels qu'ils ont été définis
par le Cahier des Charges du produit visé. Il est à noter que Pour certains revêtements
de l'âme métallique : laiton , galva , galfan ,étamé , à titre indicatif, le lubrifiant
peut s'avérer non nécessaire ..
[0010] Dans le dispositif selon l'invention nommé
P 18 e (e = écrasé), l'ensemble de base 17 est fixe ,et le déplacement des cinq fils est
linéaire ; mais dans le cas d'une volonté par l'Industriel de fabriquer un toron ,ou
un câble, plusieurs couleuses 17 pour être monter sur un berceau rotatif , en amont
de la toronneuse ou de la câbleuse. En option , et selon le Cahier des Charges du
produit final , le dispositif selon l'invention nommé
P18 e pourra comporter une installation de chauffage ,ajoutée du Système Four-tubes d'uniformisation
de température pour ressouder les parois étamées du cuivre, donné à titre indicatif
et non limitatif., ou, de faire traverser le fil semi-fini dans un bain d'étain en
fusion, à titre indicatif. Avec un système d'essuyage traditionnel approprié couramment
utilisé dans l'industrie. L'installation générale Planche 1 sera adapté en fonction
de métal à usage « électrique » ,ou non, recouvrant l'âme.
[0011] la Page 5 donne, à titre indicatif, un exemple de Modélisation mathématique d'un
Schéma de recouvrement possible. Une Courbe permettant d'optimiser les Efforts de
tréfilage et les résistances des divers fils sera établi Préalablement en laboratoire
équipé en machines de traction, selon le modèle donné en page 10 , donné à titre indicatif
et non limitatif.
[0012] le dispositif selon l'invention nommé
P 18 i ( i = incrusté) Consiste à incruster trois (ou quatre) fils l'acier de haute résistance
mécanique ou autre métal ou matériau , dans une âme d'un matériau relativement tendre
et d'une ductilité suffisante L'opération consiste à incruster 3 fils d'acier durs
,inoxydables ou laitonnés, à titre d'exemple indicatif ,dans une âme en Aluminium
ou en cuivre, à l'état recuit pour optimiser l'incrustation ; à titre indicatif ,
le ratio dureté des fils sur dureté de l'âme de 4 à 5, donne d'excellents résultats
de pénétration du fil dans l'âme. Le principe général d'étirement lans la couleuse
17 est le même que pour celui décrit précédemment pour P18 e .Il est à noter que pour
des Taux d'incrustation voisinant les 99 % ,soit , le métal d'âme se refermant quasi
totalement sur le fil, et l'emprisonnant, les opérations postérieures de torsionnage
ou de toronnage des éléments incrustés s'avèrent non nécessaires. ( voir Fig 9).
[0013] Les fils à incruster pourront être également, à titre non limitatif ,
exécutés dans des tubes de dureté suffisantes pour provoquer le minimum d'ovalisation ; les éléments
d'incrustation seront de section circulaire ou autres sections , à titre non limitatif.
Les nuances seront choisies en fonction des différents critères du Cahier des Charges
du produit final, en particulier le critère Corrosion sur produit fini ; les choix
de nuances seront validées par des Tests qualitatifs et quantitatifs préalables.
[0014] la Page 6 Donne, à titre indicatif ,un exemple de la Modélisation mathématique d'un
Schéma d' incrustation possible de 3 fils de couverture .
[0015] Une Courbe permettant d'optimiser les Efforts de tréfilage et les résistances des
divers fils sera établi préalablement en laboratoire équipé en machines de traction,
selon le modèle donné en page 10 , donné à titre indicatif et non limitatif.
[0016] Le dispositif selon l'invention nommé
P 18 c ( couche compacte), consiste à recouvrir une âme métallique par une Couche de Métal
compact, choisi Revêtement d'une âme métallique par un métal de bonne ductilité, d'allongement
supérieur à 15%,à titre indicatif, concernant la provision de la couche 45tubulaire
;Le Dispositif selon l'invention consiste dans le principe suivant : le Fabricant
de tubes insère une âme métallique de section circulaire ,ou autre forme, pendant
l'étirage du tube,soit un fil d'acier inoxydable, à titre indicatif, de nuance et
dureté choisies. Le conditionnement de l'ensemble Fil-Tube est tel que la longueur
de l' âme ,excédant nettement la longueur du tube, continuera d'être enroulée sur
le tube de Revêtement . les bottes ( tube enroulé + âme ) sont conditionnées en spool
, ou bottes creuses pour permettre un dévidage
par le centre de la botte, à la reprise de celle-ci ; Selon la Planche 5 , Figure 13 ,avant l'opération
de compactage des 2 éléments,par écrouissage du tube 30, la déplacent sur un système
de rails ,dont la longueur totale développée égale celle du tube à dérouler et à écrouir;
les 3 segments de tube ainsi formés, se déroulent sur les poulies 33 et 34 ,à gorge
adaptée au diamêtre du tube ; ils subissent une légère tension ,calibrée et optimisée,par
les chariots porteurs des poulies 33 et 34, pour ne pas écraser le tube dans les gorges
de poulies ,et gêner ainsi le glissement intérieur du fil d 'âme. Pour s'assurer du
bon glissement relatif âme-tube ,l'âme pourra comporter un résiduel de lubrifiant
de tréfilage, choisi en fonction des critères de corrosion du produit final. l'ensemble
est écroui sur une multipasse 32 qui tire et écroui le tube avec un Allongement beaucoup
plus important que celui de l'âme .Le dévidoir rotatif 35 est monté sur un chariot,
dévérouillable à un moment donné par un automate, se déplace sur un rail vers la tréfileuse
32 ; son déplacement est dévérouillé au moment ou le chariot porteur 33 le rejoint
; l'ensemble 35 +33 se déplace ainsi vers la multipasse 32 Les chariots porteurs des
pièces 33 ,34,35 sont en réalité dans un plan vertical . A noter que :pour des raisons
de clareté et de compréhension uniquement, la planche 5 ,fig 13 représente les pièces
33,34,35 décalées. Un système séquentiel avec automate et fins de course pilotera
les courses respectives de 33,34,35. Compte tenu de haute résistance mécanique conjuguée
: de l'âme et du tube fortement écroui , l'Opération de Compactage du tube sur l'âme
pourra se faire en une seule opération d'écrouissage en tréfilage triplé, soit 3 filières
montées en série pour pouvoir obtenir l'allongement tube nécessaire au compactage
désiré. Lorsque le compactage tube-fil sera atteint, l'industriel pourra continuer
l'opération d'écrouissage de l'ensemble , en fonction du Cahier des Charges du produit
final.
[0017] le dispositif selon l'invention nommé
P 18 c ( couche compacte), permet de recouvrir une âme métallique ou autre matériau qui
sera isolé de toutes aggressions extérieures , par une Couche de Métal compact, de
bonne ductilité et avec l'épaisseur choisi en fonction du Cahier des Charges du produit
final , soit pour une application "électrique", soit "Anti-corrosion" , cité à titre
indicatif et non limitatif.
[0018] la Page 7 donne , à titre indicatif,un exemple de la Modélisation mathématique d'un
Schéma d'écrasement et de compactage possible du tube de base et de l'âme .
[0019] la Page 9 donne ,à titre d'exemple indicatif , une Fiche technique d'un fil bi-métaux
avec ses caractéristiques de base.
[0020] le dispositif selon l'invention ,avec ses trois variantes, est particulièrement destiné
à recouvrir ou à incruster un métal ductile ,ou autre matériau ductile, dans un autre
métal ductile ,ou autre matériau ductile ; chaque variante étant choisie en fonction
du Cahier des Charges du produit final fixé par l'industriel..
[0021] Les Pages 5,6,7 et le Tableau en page 9 sont des modèles mathématiques ,donnés à
titre d'exemple indicatif et non limitatif.
1. Dispositif pour recouvrir et ,ou, incruster un métal ,ou autre matériau , par un autre
métal ou par un autre matériau, sous forme de produit long , au défilé, par un opération
conjugée d'écrouissage et de compactage , à froid, des éléments impliqués,en ce qu'il
est caractérisé par une couleuse 17 comportant 3 porte-Filières 18,19,20 servant aux opérations de déformations
,d'allongement ou d'incrustation des fils impliqués.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le Dispositif nommé P18e consiste à compacter à froid quatre fils de Cuivre ou d'Aluminium ou leurs Alliages
,à l'état recuit , sur une âme d'acier pour en couvrir tout le périmètre, les matériaux
étant cités à titre indicatif et non limitatif.
3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le Dispositif nommé P18 i consiste à incruster 3 ou 4 fils d'aciers durs dans une âme de faible dureté et
de ductilité suffisante, par une opération de tréfilage / Etirage, à froid.
4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le Dispositif nommé P18 c consiste à recouvrir une âme métallique de forme circulaire ou autre forme, de section
pleine ou creuse, par un tube métallique de bonne ductilité jusqu'en arriver au compactage
de celui-ci sur son l'âme de départ. et ceci,par une opération d'étirage préférentielle
de ce tube par rapport à son âme..
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les Lubrifiants, produits d'interface lors des opération de Tréfilage/Etirage , seront
signalés par leurs propriétés anti-corrosion ou,seront des résines à durcissement
retardé et à consistance résiduelle semi souple ;les produits étant choisis en fonction
du Cahier des Charges du produit final , et en particulier des Critères de Corrosion.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le lubrifiant sera en fait ,pour certains produits ,un métal liquide à bas point
de fusion , ayant ,préférentiellement, des Aptitudes anti-corrosion ; l'étain étant
cité à titre indicatif.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les 3 types de produit fabriqué subiront , ou non , un allongement sur un banc ou
une tréfileuse multipasse ,par une opération à froid, et selon des valeurs déterminées
en fonction du Cahier des Charges du produit final désiré.