Procédé pour la fabrication d'un profilé laminé comportant une partie ondulée et installation destinée à cet effet

Abstract

 Pour fabriquer un profilé laminé en I (1) d'une seule pièce dont une partie (9) de l'âme (3) est ondulée, on fait passer le profilé entre deux galets (21, 23) présentant un diamètre accru sur une portion de longueur et on le fait ensuite passer entre deux cylindres (41, 43) comportant une surface structurée de manière à réaliser un pliage régu­lier continu.

Description

Objet de l'invention

[0001] La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication de profilés laminés tel qu'un U ou une poutrelle, plus particulièrement une poutrelle en I, comportant une partie ondulée notamment une aile ou une âme.

[0002] Elle concerne également une installation parti­culière destinée à cet effet.

Etat de la technique

[0003] Par le brevet US-A-4 251 973, on connaît une poutrelle en I ayant une âme ondulée soudée aux semelles. En outre, on y décrit un procédé de fabrication dans le­quel une âme plane est soudée à une paire de semelles et la poutrelle ainsi constituée passe entre deux cylindres emboutissant l'âme de la poutrelle de manière désirée.

[0004] Une poutrelle du type susmentionné est toutefois soumise à d'importantes tensions internes. En effet, la soudure crée dans la poutrelle des tensions qui risquent de la déformer et/ou d'en gauchir les semelles. De plus, le laminage d'une partie de l'âme implique un allongement de celle-ci avec comme conséquence une réduction de son épaisseur. Il en résulte également des tensions élevées sur les soudures entre l'âme et les semelles et des ten­sions internes dans l'âme, vu les déformations différen­tielles. Ces tensions risquent également de déformer la poutrelle finie et/ou de la gauchir. En outre, ces ten­sions peuvent avoir une influence défavorable sur le comportement de la poutrelle et notamment sur sa résistan­ce mécanique aux divers efforts auxquels elle peut être soumise lors de son utilisation. De plus ce procédé impli­que nécessairement un acier soudable.

[0005] Par le document LU-A-83 044 (SUMITOMO METAL), on connaît un procédé de fabrication d'une poutrelle en I, à âme ondulée en son milieu, selon lequel on forme des ondulations dans une partie médiane de l'âme d'une pou­trelle en I ordinaire finie au moyen de deux cylindres qui s'engrènent de manière complémentaire. Conformément à ce procédé, l'augmentation de la longueur développée de l'âme ondulée à partir de la longueur rectiligne d'une âme plane avant formation des ondulations est assurée par la réduction de l'épaisseur de l'âme sous l'effet du tra­vail de formation des ondulations.

[0006] De la description et des dessins, il résulte que la poutrelle en I à âme ondulée est obtenue à partir d'une poutrelle ordinaire finie et ce à l'aide d'une ou plusieurs opérations de laminage entre deux cylindres structurés opposés. En effet, le supplément de longueur est apporté par la réduction de l'épaisseur de l'âme grâce à l'action de deux cylindres structurés, ce qui provoque évidemment des tensions internes et un écrouïssage impor­tant de la matière et, de ce fait, une cambrure ou une torsion de la poutrelle en I. La titulaire du brevet sus­mentionné tente de rémédier à cet inconvénient en formant les ondulations dans l'âme en deux ou plusieurs passes. Cependant le problème des tensions internes n'est pas du tout résolu et, de plus, le procédé est assez onéreux.

[0007] Par le document FR-A-744 933, on connaît des profilés métalliques à âme de section localement réduite, obtenus par simple laminage.

[0008] Ce document ne mentionne pas la fabrication d'un profilé laminé comportant une partie ondulée. En outre, le passage d'un profilé du type décrit dans les étapes de procédé du brevet LU-A-83 044 (SUMITOMO) mènerait à l'obtention d'un produit dont la section de la partie ré­duite serait encore amincie par laminage, ce qui conduirait aux mêmes inconvénients que ceux repris ci-­dessus.

Buts de l'invention

[0009] Selon un premier aspect de la présente inven­tion, celle-ci cherche à fournir un procédé simple pour la fabrication d'un profilé du type susmentionné, et d'un coût pratiquement équivalent à celui d'une poutrelle nor­male.

[0010] Un autre but de la présente invention consiste à fournir un procédé de fabrication d'un profilé du type susmentionné qui ne présente pas les inconvénients des procédés connus dans l'état de la technique et qui permet, plus particulièrement, la fabrication aisée de profilés laminés comportant une partie ondulée qui présente un mi­nimum de tensions résiduelles et de contraintes internes.

[0011] Selon un autre aspect, l'invention vise à four­nir une installation d'un type nouveau pour la fabrication desdits profilés.

Eléments essentiels de l'invention

[0012] Conformément à la présente invention, les profi­lés laminés comportant une partie ondulée, plus particu­lièrement des poutrelles en I à âme ondulée sur une partie de sa hauteur, sont obtenues dans les étapes opératoires suivantes:
- on procède au laminage classique de manière connue en soi jusqu'à obtention d'une ébauche proche de la fini­tion;
- on fait passer l'ébauche ainsi obtenue entre deux cylin­dres dont l'un au moins présente un diamètre plus élevé sur une portion de sa longueur de manière à y provoquer une surlongueur;
- on procède à une mise en forme par pliage régulier et répété des ondulations obtenues par l'étape précédente.

[0013] Le profilé laminé et traité conformément à la présente invention est particulièrement résistant notam­ment à la flexion et au flambage. Il en résulte que pour une résistance mécanique recherchée, le poids dudit pro­filé peut être réduit. Par ailleurs, vu la simplicité du procédé et des diverses étapes mises en oeuvre, le prix du profilé obtenu est moins élevé que celui des autres types connus.

[0014] En outre, le procédé de l'invention permet d'ob­tenir un profilé dont une partie présente une ondulation sans que les contraintes individuelles ou les tensions internes ne soient importantes. En effet, lors du passage de l'ébauche obtenue à la première étape du procédé entre deux cylindres ou galets dont l'un au moins présente un diamètre plus élevé sur une partie de sa longueur, l'es­pace entre les deux cylindres ou galets est donc réduit localement. Le laminage local de l'âme ainsi obtenu, sur une distance inférieure à sa hauteur comprise entre les semelles, empêche le fluage desdites semelles. En outre, on évite les déformations indésirables des ailes. Les dia­mètres plus élevés des cylindres de laminage sur une por­tion de hauteur d'une partie de profilé, notamment sur une portion de l'âme d'une poutrelle en I, et par consé­quent la réduction de l'interstice entre lesdits cylin­dres, créent des tensions qui tendent à allonger la por­tion correspondante de la partie de profilé et provoquent une ondulation de ladite portion. Dans une troisième étape, ces ondulations sont mises en forme par simple pliage. En effet, les ondulations obtenues à la deuxième étape ne présentant pas la régularité désirée, celle-ci est obtenue par un pliage qui permet également d'éliminer essentiellement les contraintes internes induites à la phase précédente.

[0015] Contrairement au procédé de l'invention, le pro­cédé connu par le document LU-A-83 044 pratique un lami­nage continu en une seule étape de l'âme d'un profilé la­miné fini. Il en résulte bien entendu des contraintes d'écrouissage importantes.

[0016] Avantageusement, le pourcentage d'allongement supplémentaire à donner à la portion de la partie de pro­filé à onduler est sensiblement égale au pourcentage de surlongueur de l'ondulation désirée par rapport à la droite. De cette manière, il est garanti que l'opération de pliage ultérieure introduit le moins de contraintes d'écrouissage possible et que l'opération de pliage n'est pas associée à un emboutissage.

[0017] Selon une forme d'exécution préférée de l'inven­tion, on effectue la mise en forme par pliage entre deux galets qui sont situés dans un plan essentiellement per­pendiculaire au sens de défilement du profilé et qui com­portent une surface structurée, notamment des galets à surface rainurée ou cannelée dans le sens axial sur une longueur correspondant essentiellement à la partie de plus grand diamètre du galet ou cylindre de la deuxième étape et, de ce fait, à la portion de hauteur de la partie de profilé qui est ondulée.

[0018] En vue d'éviter au maximum l'écrouissage du ma­tériau et en vue de réaliser une opération de pliage et non une opération d'emboutissage, les cylindres ou galets structurés opposés ne s'engrènent que légèrement de telle sorte que le produit laminé se trouve plié à la manière d'une poutre sur deux appuis supportant une charge ponc­tuelle au milieu de sa portée.

[0019] Les profilés conformes à la présente invention conviennent particulièrement bien dans des applications exigeant une résistance élevée et un poids faible.

[0020] Notamment dans le cas d'un profilé laminé en I, le laminage local de l'âme sur une distance inférieure à sa hauteur comprise entre les deux semelles empêche le fluage desdites semelles. En outre, on évite également les déformations indésirables des ailes.

[0021] On peut par exemple citer la construction de châssis rigides de véhicules, notamment les camions ou les véhicules de transport en commun.

[0022] Avantageusement, on réalise l'étape de mise en forme par pliage dans une dresseuse qui, de plus, permet de dresser de manière classique le profilé obtenu.

[0023] Selon un autre aspect de la présente invention, l'installation destinée à la fabrication d'un profilé du type susmentionné comporte au moins:
- une installation classique de laminage connue en soi pour le laminage jusqu'à obtention d'une ébauche proche de la finition;
- une cage de laminage comportant deux cylindres qui sont disposés dans un plan essentiellement perpendiculaire au plan de défilement de la partie de profilé à onduler et dont l'un au moins présente un diamètre plus élevé sur une portion centrale de sa longueur, ladite cage comportant encore des cylindres verticaux de laminage dudit profilé, qui en imposent les dimensions extérieu­res;
- un dispositif de mise en forme par pliage régulier et répété en continu.

[0024] Avantageusement, le dispositif de mise en forme par pliage comporte essentiellement deux cylindres ou ga­lets qui sont situés dans un plan essentiellement perpen­diculaire au sens de défilement du profilé et qui compor­tent une surface structurée, de préférence rainurée ou cannelée, dans le sens axial sur une longueur correspon­dant essentiellement à la portion de hauteur de la partie ondulée du profilé à fabriquer.

[0025] Selon une forme d'exécution avantageuse, les cylindres ou galets structurés opposés ne s'engrènent que légèrement l'un dans l'autre.

Brève description des figures

[0026] L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'appui d'un exemple d'exécution supporté par les des­sins dans lesquels:

- la figure 1 est un vue en coupe à travers un profilé laminé en I dont l'âme est ondulée sur une partie de sa hauteur;

- la figure 2 est une vue schématique de laminage localisé du profilé laminé;

- la figure 3 est une vue schématique de l'opération de pliage; et

- la figure 4 est une vue schématique de la dresseuse uti­lisée dans l'installation conforme à la pré­sente invention.

Description détaillée de formes d'exécution préférées

[0027] Dans les figures, des repères de référence iden­tiques représentent des éléments identiques ou analogues.

[0028] En vue d'illustrer la présente invention, on décrit celle-ci pour un profilé laminé en I à âme ondulée.

[0029] A la figure 1, on a représenté un profilé en I 1 comportant une âme 3 et deux semelles 5 et 7, laminé d'une seule pièce avec l'âme 3.

[0030] L'âme 3 comporte, sur une portion 9 de sa hau­teur, une ondulation 11 dans le sens longitudinal du pro­filé en I.

[0031] En vue de la fabrication d'un profilé en I con­forme à l'invention, on fait passer ledit profilé 1 entre deux cylindres 21 et 23 disposés dans un plan essentielle­ment perpendiculaire au plan de l'âme 3 et faisant partie d'une cage de laminage 20. Le diamètre de chacun des deux cylindres 21 et 23 est plus élevé sur une portion 9 qu'aux extrémités 25 et 27. Le profilé 1 est en outre encore la­miné par des cylindres verticaux 28 et 29 qui maintiennent les dimensions extérieures du profilé 1.

[0032] En faisant passer un profilé 1 laminé jusqu'à un stade proche de la finition dans cette cage, les dimen­sions hors tout du profilé doivent être maintenues. Le retrécissement local de l'âme provoque un surplus de ma­tière tout en empêchant un fluage des semelles. Ce surplus de matière crée des tensions et une ondulation de la por­tion 9 de l'âme réparties localement sur l'âme 11.

[0033] Le profilé ainsi obtenu peut ensuite passer dans une dresseuse 31 par exemple équipée de galets dresseurs 33 à 38 disposés de manière connue en soi pour rendre droit le profilé laminé.

[0034] Selon la présente invention, ladite cage dres­seuse comporte deux galets 41 et 43 qui sont disposés dans un plan 39 essentiellement perpendiculaire au plan de dé­filement du profilé 1 et qui présentent une surface rainu­rée dans le sens axial, s'adaptant l'une à l'autre à la manière d'un engrenage en ne s'égrènant que légèrement de manière à réaliser un pliage (figure 3).

[0035] A cette étape, la surlongueur créée préalable­ment entre les cylindres 21 et 23 est utilisée pour former l'ondulation désirée et neutraliser en quelque sorte les tensions préalablement créées.

[0036] On obtient ainsi un profilé laminé d'une seule pièce en I à âme ondulée qui présente de très bonnes pro­priétés mécaniques et peu de tensions internes. Les con­traintes d'écrouissage sont particulièrement réduites; comme on peut le voir à la figure 3 où le pliage implique des tronçons courbes 45 et même des tronçons linéaires 47 essentiellement sans contrainte.

[0037] Notons encore que l'un des deux galets peut être entraîné en rotation alors que l'autre est libre en rota­tion.

Revendications

1. Procédé de fabrication d'un profilé laminé comportant une partie ondulée dans le sens longitudinal du profilé, sur une portion de sa hauteur, caractérisé par les étapes opératoires suivantes:
- on procède au laminage classique de manière connue en soi jusqu'à obtention d'une ébauche proche de la fini­tion;
- on fait passer l'ébauche ainsi obtenue entre deux cylin­dres dont l'un au moins présente un diamètre plus élevé sur une portion de sa longueur de manière à y provoquer une surlongueur;
- on procède à une mise en forme par pliage régulier et répété des ondulations obtenues à l'étape précédente.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pourcentage d'allongement supplémentaire à donner à la portion de la partie de profilé est sensible­ment égale au pourcentage de surlongueur de l'ondulation désirée par rapport à la droite.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 carac­térisé en ce que la mise en forme par pliage est effectué entre deux galets qui sont situés dans un plan essentiel­lement perpendiculaire au sens de défilement du profilé et qui comportent une surface structurée, notamment des galets à surface rainurée ou cannelée dans le sens axial sur une longueur correspondant essentiellement à la partie de plus grand diamètre du galet ou cylindre de la deuxième étape et, de ce fait, à la portion de hauteur de la partie de profilé qui est ondulée.

4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la mise en forme par pliage est effectuée entre deux galets opposés structurés qui ne s'engrènent que lé­gèrement.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendica­tions précédentes caractérisé en ce qu'on effectue l'étape de mise en forme par pliage en même temps qu'un dressage.

6. Installation pour la fabrication d'un profilé laminé obtenu selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins:
- une installation de laminage classique connue en soi pour le laminage jusqu'à obtention d'une ébauche proche de la finition;
- une cage de laminage comportant deux cylindres (21, 23) qui sont disposés dans un plan essentiellement perpendi­culaire au plan de défilement de la partie (3) de pro­filé (1) à onduler et dont l'un au moins présente un diamètre plus élevé sur une portion de sa longueur (9), ladite cage comportant encore des cylindres verticaux (28, 29) de laminage dudit profilé qui en imposent les dimensions extérieures;
- un dispositif de mise en forme par pliage régulier et répété en continu.

7. Installation selon la revendication 6 carac­térisée en ce que le dispositif de mise en forme par pliage comporte essentiellement deux cylindres ou galets (41, 43) qui sont situés dans un plan essentiellement per­pendiculaire au sens de défilement du profilé et qui com­portent une surface structurée, de préférence rainurée ou cannelée, dans le sens axial sur une longueur axiale correspondant essentiellement à la portion de hauteur de la partie ondulée du profilé à fabriquer.

8. Installation selon la revendication 7 carac­térisée en ce que les galets ou cylindres structurés oppo­sés (41, 43) ne s'engrènent que légèrement l'un dans l'autre.

9. Installation selon l'une quelconque des re­vendications 6 à 8 caractérisée en ce que le dispositif de mise en forme par pliage est agencé dans une dresseuse.

10. Installation selon l'une quelconque des re­vendications 6 à 9 caractérisée en ce que l'un des deux galets rainurés, est entrainé en rotation, l'autre étant libre en rotation.

Dessins