CH625149A5 - - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé pour souder entre elles bout à bout par pression des barres de métal, permettant de produire en continu des tiges de tréfilage en cuivre dans une installation de fabrication à la chaîne utilisant comme matière de départ des barres de tréfilage pour tréfileries.

Comme il est bien connu, des tiges de tréfilage en cuivre peuvent être produites par coulée continue, sur une roue de coulée, en une file continue qui est ensuite passée dans un laminoir travaillant en continu. La difficulté présentée par ce procédé réside en ce qu'il manque de souplesse en ce qui concerne les courtes interruptions et les changements de vitesse de production et les changements dans la composition des alliages de cuivre. Son application la plus avantageuse est celle à une production continue de base d'une composition d'alliage donnée.

Cependant, le procédé de fabrication classique de tiges de tréfilage suivant lequel les barres de tréfilage classiques utilisées comme matière de départ sont progressivement laminées à la section transversale désirée présente cet inconvénient important qu'il constitue un procédé discontinu. Cela signifie que la machine produit, une à une, un nombre limité de longueurs de tige de tréfilage qui doivent être soudées entre elles pour obtenir les longueurs courantes pouvant être bobinées et ces soudures constituent des points faibles lors des étapes de tréfilage ultérieures.

C'est pour cette raison qu'on a essayé de réaliser une technique de fabrication à la chaîne, comme il est bien connu dans la métallurgie, destinée à être utilisée dans un procédé de fabrication en continu de tiges de tréfilage en cuivre, procédé suivant lequel les barres sont tout d'abord passées à des températures de laminage à chaud dans un laminoir pour fournir, une à une, un certain nombre de barres de cuivre, l'extrémité avant de chaque barre de cuivre quittant le laminoir étant soudée à l'extrémité arrière de la file continue formée par les barres précédentes qui sont soudées les unes aux autres, et suivant lequel cette file continue est laminée en continu, par un laminoir en des tiges de tréfilage. Ce procédé permet de produire une longueur illimitée de tiges dans laquelle les soudures effectuées à une étape intermédiaire ont été laminées et recristallisées, de sorte qu'on escomptait qu'elles formeraient un meilleur joint. Les barres de cuivre, à la sortie du laminoir initial, étaient encore à la température de laminage et, pendant que les barres étaient à cette température, leurs extrémités étaient pressées l'une dans l'autre sur une certaine distance, tandis que ces extrémités étaient en outre chauffées au moyen d'un courant électrique traversant la surface de contact.

Malheureusement, cette technique s'est avérée ne pas être utilisable en pratique pour deux raisons. La première raison concerne le temps nécessaire pour produire la soudure. Les extrémités des barres de cuivre sont oxydées même lorsqu'elles ont été sectionnées immédiatement avant la soudure afin de fournir du cuivre propre non oxydé pour la mise en contact avec l'autre extrémité. Les barres sont en effet très chaudes et les extrémités s'oxydent à nouveau immédiatement avant l'opération de soudure par pression. Pour cette raison, les extrémités sont pressées l'une dans l'autre sur une distance, en général de l'ordre de trois à cinq fois le diamètre des barres, suffisante pour assurer que la quasi-totalité de la matière de surface de contact initiale flue vers l'extérieur hors de la forme de la section transversale des barres, pour former un anneau autour de la soudure, soudure qui est alors formée entre du cuivre propre non exposé provenant de l'intérieur des barres. Mais cela signifie que les tenailles qui tiennent les barres de cuivre doivent tenir ces barres de telle sorte qu'une longueur de trois à cinq fois le diamètre des barres fait saillie hors de chaque tenaille avant d'appliquer la pression. Lorsque les deux extrémités saillantes sont alors appliquées l'une contre l'autre pour effectuer la soudure par pression, il en résulte qu'une longueur totale de six à dix fois le diamètre des barres de cuivre chaud très peu résistant est soumise à une pression axiale. Il en résulte que cette longueur a tendance à flamber et à se cintrer au lieu de s'évaser et de refouler la matière de surface oxydée vers l'extérieur. Afin d'éviter ce risque, et comme connu en soi, on doit effectuer l'opération d'application de pression en plusieurs étapes. Les tenailles saisissent les extrémités de façon qu'elles ne fassent

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saillie que sur une distance égale à un diamètre et demi, les extrémités sont pressées l'une dans l'autre sur une longueur pouvant atteindre un diamètre, puis les tenailles relâchent les extrémités et les ressaisissent à un point un peu plus éloigné du joint, pressent à nouveau les deux extrémités un peu plus l'une dans l'autre sur une nouvelle longueur, et ainsi de suite jusqu'à ce qu'une longueur totale suffisante de chacune des extrémités ait été pressée dans l'autre pour assurer qu'il ne reste pas une quantité importante de matière de surface oxydée à l'intérieur de la forme de la section transversale des barres de cuivre. Ainsi, il n'y a jamais au maximum qu'une longueur égale à trois fois le diamètre des barres qui est exposée à la charge de flambage.

Cependant, une machine utilisable en pratique pour fournir jusqu'à 201 de tiges de tréfilage à l'heure doit être capable de traiter une barre de tréfilage ou d'exécuter un cycle de soudure toutes les 22 s. Un tel cycle nécessite au minimum l'exécution des étapes qui consistent à saisir les deux extrémités et à verrouiller les deux tenailles, à presser les extrémités l'une contre l'autre, à déverrouiller les deux tenailles et à relâcher les deux extrémités, puis à enlever les barres de la machine et à les déplacer pour les mettre en position pour l'exécution de la soudure suivante. Ainsi, il est pratiquement indispensable que la soudure soit effectuée par une unique opération d'application de pression et non en deux étapes, ou davantage, d'application de pression. Cependant, ce n'est que dans ce dernier cas que le risque de flambage est convenablement évité.

La seconde difficulté qui rend le procédé difficile à mettre en pratique concerne la qualité de la soudure et du joint, alors que le joint a été laminé au cours de l'opération de laminage continu qui suit. Le joint s'avère comporter un certain nombre de microfissures provoquées par le laminage de la zone de soudure. Le but de la présente invention est de créer un procédé qui réduise le risque de flambage au cours de l'opération d'application de pression.

Le procédé selon l'invention consiste à mettre bout à bout les extrémités qui doivent être soudées, ces extrémités ayant chacune une forme en coin et étant à une température de laminage à chaud, par exemple comprise entre la température de fusion et 200° C au-dessous de la température de fusion, à presser longitudinalement les deux extrémités l'une contre l'autre de telle sorte que les extrémités pénètrent l'une dans l'autre, alors que les arêtes des coins sont disposées en croix et à continuer de presser les deux extrémités l'une dans l'autre jusqu'à ce que la quasi-totalité de la matière de surface des deux coins ait été refoulée hors de la forme de la section transversale des barres soudées.

Les extrémités en forme de coin réduisent considérablement le risque de flambage. D'une part, lorsque les deux coins commencent à pénétrer l'un dans l'autre, les forces de pression axiales ne s'accroissent que progressivement de zéro, au moment du premier contact, à la valeur maximale, lorsque les deux coins ont totalement pénétré l'un dans l'autre. Ainsi, la pleine valeur de pression n'est atteinte que lorsque la longueur totale soumise à la charge de pression est déjà raccourcie de deux fois la longueur des coins, comme on l'expliquera ci-après. En outre, les formes en coin facilitent le refoulement vers l'extérieur des surfaces oxydées et il en résulte qu'il n'est besoin que d'une profondeur de pénétration inférieure à celle qui serait nécessaire, si les extrémités des barres avaient été sectionnées perpendiculairement à l'axe des barres. Il en résulte que l'on peut disposer les extrémités des barres de telle sorte qu'elles fassent saillie hors des tenailles sur une plus courte distance et que le risque de flambage est bien moindre qu'avec des extrémités de barres sectionnées perpendiculairement. Ainsi, pour une matière et un diamètre de barre donné et pour une température donnée, le nombre des étapes d'application de pression successives nécessaires pour produire une soudure par pression est bien moindre et, dans certains cas, comme montré ci-après, il peut être réduit à une seule étape.

Ce procédé s'applique particulièrement avantageusement à la fabrication en continu de tiges de tréfilage en cuivre dans une installation de fabrication à la chaîne. Dans cette application, on fait passer un certain nombre de barres de tréfilage à la température de laminage à chaud, une à une dans un laminoir, pour fournir, les unes après les autres, un certain nombre de barres de cuivre; on soude l'extrémité avant de chaque barre de cuivre, quittant le laminoir, à l'extrémité arrière d'une file continue formée par les barres précédentes qui sont soudées les unes aux autres. Cette soudure étant effectuée de préférence en une unique étape d'application de pression et sans apport aux extrémités soudées, au cours de l'opération de soudure par pression, d'une énergie calorifique suffisante pour provoquer la fusion d'une quelconque partie du cuivre, on enlève tout autour de la soudure la matière qui a été refoulée par l'opération de soudure par pression hors de la forme de la section transversale des barres soudées, et on lamine en continu la file de barres dans un laminoir à tige de tréfilage.

Dans le procédé initialement essayé décrit ci-dessus, la mauvaise qualité de la soudure est apparue comme étant due au fait que la soudure était en partie obtenue par fusion locale, de sorte qu'au cours de la solidification des régions eutectiques fragiles et des défauts d'homogénéité fragiles étaient créés et il en résultait que le laminage de telles soudures non homogènes provoquait les microfissures observées. Ainsi, on obtenait une soudure par pression et chaleur, mais non une «soudure par pression» qui, selon la définition donnée ci-après, est une soudure effectuée entre deux surfaces métalliques à l'état solide sous l'action mécanique de la pression pour assurer une cohésion moléculaire. Une telle soudure présente l'avantage de produire une région soudée entièrement homogène, qui, après laminage continu à chaud et recristallisation, présente la même structure métallurgique et les mêmes caractéristiques mécaniques que le reste des tiges. Mais pour obtenir une telle soudure par pression, il est nécessaire que le point de fusion ne soit jamais et nulle part atteint dans la surface de contact et c'est pour cette raison que le chauffage simultané par un courant électrique traversant la surface de contact ou par une flamme est indésirable du fait que l'on ne peut pas suffisamment le maîtriser, et il est préférable de n'appliquer absolument aucun chauffage aux extrémités soudées au cours de l'opération de soudure par pression, ou au moins aucun chauffage susceptible de provoquer la fusion du cuivre.

Mais alors, naturellement, du fait que les barres ne doivent plus être chauffées ou ne doivent l'être que dans une mesure limitée et contrôlée, la pénétration par plasticité des extrémités des barres l'une dans l'autre devient moins facile et le risque de flambage s'accroît. C'est pour cette raison que le procédé selon l'invention, en utilisant des formes en coin pour la soudure par pression, réalise une soudure par pression réelle qui a été formée en une unique étape d'application de pression.

Les dimensions préférées de la barre sont celles qu'une barre de métal a pour entrer dans un laminoir continu classique, c'est-à-dire une surface de section transversale comprise entre 5 et 35 cm2. Il est évident que les deux barres sont, de préférence, fabriquées dans la même matière, afin de former une file de barres de la même matière mais différentes matières peuvent être utilisées tant que les caractéristiques mécaniques de la pénétration par plasticité des deux extrémités, lorsqu'elles sont pressées l'une dans l'autre, ne sont pas trop différentes. Les «tiges de tréfilage en cuivre» qui peuvent être fabriquées par le procédé continu ci-dessus dans une installation de fabrication à la chaîne doivent être comprises comme étant soit des tiges en cuivre pur, avec les impuretés inévitables, soit des tiges en alliage de cuivre dont le cuivre constitue le principal composant. La forme en coin préférée est celle formant un angle dièdre inclus de 90° au maximum et dont l'arête coupe approximativement l'axe de la barre. Cependant, selon la température et les caractéristiques mécaniques de la matière, il est possible d'utiliser un angle plus obtus pouvant, dans des cas où il n'est pas possible de réaliser un angle inférieur, atteindre 135° et ayant une arête qui n'est pas nécessairement perpendiculaire à l'axe de la barre et qui ne coupe pas nécessairement cet axe.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels:

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la fig. 1 représente schématiquement un procédé de soudure d'une barre à une file de barres continue formée en soudant les barres les unes aux autres;

la fig. 2 représente deux extrémités de barres coupées en forme decoin;

la fig. 3 représente, de manière plus détaillée mais encore schématique, le mode de réalisation préféré des tenailles de la fig. 1 ;

la fig. 4 représente une machine à souder par pression destinée à être utilisée pour la mise en œuvre du procédé;

la fig. 5 est une vue en coupe, suivant la ligne A-A, de la fig. 4;

la fig. 6 est une vue en coupe, suivant la ligne 6-6, de la fig. 5.

Comme matière de départ on utilise des barres classiques de tréfilage en cuivre qui sont des blocs allongés approximativement rectangulaires. Des dimensions caractéristiques sont, par exemple, une longueur de 1,37 m, une largeur moyenne de 11,1 cm et une hauteur moyenne de 11,1 cm de sorte qu'une telle barre a un poids de 125 à 140 kg. Ces barres sont tout d'abord chauffées à une température d'environ 825° C et sont ensuite présentées, une à une, à un laminoir discontinu. Ce dernier est du type ne traitant qu'une barre à la fois en la faisant passer en va-et-vient entre un certain nombre de cylindres profilés entre lesquels elle est réduite en une barre qui, dans ce cas, a une section transversale ronde d'environ 4 cm de diamètre et une longueur d'environ 13 m. Lorsqu'une barre quitte le laminoir discontinu, une nouvelle barre est présentée de façon à se diriger vers l'entrée du laminoir discontinu.

La barre qui quitte le laminoir discontinu est alors transférée à un four d'attente dans lequel elle attend, avec un certain nombre de barres précédemment laminées, son tour d'être envoyée dans la machine à souder. La barre reste dans ce four pendant une période de temps suffisante pour atteindre, dans toute sa masse, une température fixe uniforme qui est comprise entre 840 et 860°C. Cela constitue une méthode très sûre et facile à maîtriser pour assurer que les extrémités des barres sont toutes à une température élevée bien déterminée très proche de leur point de fusion sans aucun risque de dépasser la température de fusion. Lorsque les barres quittent le laminoir discontinu, leurs extrémités ont refroidi par rapport à leur partie centrale. Si, comme on l'avait précédemment essayé, on chauffe ces extrémités au moyen d'une énergie électrique ou d'une flamme pendant l'opération de soudure, un tel procédé est si susceptible de produire des fluctuations de chauffage que l'on doit rester très au-dessous de la température de fusion pour assurer que la fusion ne se produira pas à un point quelconque du joint de façon à obtenir une soudure par pression réelle. Cependant, lorsqu'on utilise de plus basses températures des extrémités des barres au cours de la soudure, le risque qu'il se produise un flambage au lieu d'un aplatissement et d'un refoulement plastique vers l'extérieur est accru. Dans un four, cependant, qui peut être maintenu à une température constante bien déterminée, la barre peut être chauffée jusqu'à une température uniforme bien déterminée, très proche de son point de fusion et sans risque de la dépasser. Si les barres sont maintenues dans le four d'attente pendant une période de temps suffisante pour permettre aux barres de prendre la température du four, un niveau de température précis des extrémités des barres est garanti, niveau qui est suffisamment élevé pour éviter au maximum la nécessité de chauffer les extrémités des barres au cours de l'opération de soudure. Cependant il doit être bien compris que le procédé peut être mis en œuvre indépendamment de la manière suivant laquelle les extrémités des barres ont été portées à la température de soudure, étant donné que le risque de flambage au cours de l'opération d'application de pression est réduit. Cependant, ce procédé de chauffage est préféré, du fait qu'il réduit au minimum la nécessité d'un chauffage au cours de l'opération de soudure, dont l'emploi peut être également recommandé pour réduire le risque de flambage mais qui est dangereux du fait qu'il peut permettre d'atteindre le point de fusion et d'empêcher qu'une soudure par pression réelle soit obtenue. Le four d'attente peut, en même temps, servir de four tampon pour permettre au laminoir discontinu et à la machine à souder d'être mis en route et arrêtés indépendamment, le four pouvant accumuler ou fournir les barres nécessaires.

La suite du traitement des barres suivant Un procédé en continu préféré a été schématiquement représentée sur la fig. 1. Sur cette 5 figure, la référence 1 désigne une machine à souder les barres et la référence 2 désigne un laminoir continu. Le sens général de déplacement de la matière traitée est celui indiqué par la flèche 3. Tandis que le laminoir fonctionne en continu à vitesse constante, la machine à souder fonctionne en exécutant un certain nombre io d'étapes qui se répètent cycliquement de sorte que la file de barres 4 qui est formée par la machine à souder est délivrée par étapes qui se répètent d'une manière intermittente. Pour cette raison, la file de barres 4 forme, entre la machine à souder et le laminoir, une boucle tampon 5, ou toute autre forme d'accumulation, dont la longueur 15 s'allonge ou se raccourcit selon que le débit de la machine à souder est supérieur ou, respectivement, inférieur à la demande du laminoir, afin de compenser les différences de vitesse instantanées entre la machine à souder amont et le laminoir aval. Tandis que l'extrémité avant 9 de la file de barres continue a déjà quitté le laminoir, 20 l'extrémité arrière 10 est encore dans la machine à souder.

Dans le laminoir 2, seules les deux premières passes ont été représentées schématiquement mais il est évident que ce laminoir peut effectuer un nombre de passes bien plus élevé, par exemple de 10 à 20 passes et que l'on utilise le nombre de passes nécessaires en 25 fonction du diamètre final voulu qui peut être compris entre 3 et 20 mm. La réduction totale dans ce laminoir est cependant d'au moins 75% de la surface de la section transversale initiale afin de permettre aux joints d'être suffisamment travaillés tant mécaniquement que thermiquement.

30 La machine à souder 1 comprend une première tenaille 6 et une seconde tenaille 7 pour saisir la barre 8 qui arrive dans le sens de la flèche 3, à son extrémité avant 9, et pour saisir l'extrémité arrière 10 de la file de barres 4 tandis que ces extrémités sont alignées l'une avec l'autre. Ces tenailles sont mobiles longitudinalement dans la 35 direction de l'alignement et ce mouvement est commandé par un dispositif de forte puissance, non représenté sur la fig. 1, mais qui fait partie de la machine à souder et est raccordé aux deux tenailles 6 et 7 pour les rapprocher l'une de l'autre et pour les éloigner l'une de l'autre dans la ligne d'alignement des barres. Le dispositif d'entraî-40 nement de forte puissance peut être un dispositif à vérins hydrauliques ou tout autre dispositif capable de produire la force nécessaire. La force nécessaire pour presser deux barres l'une dans l'autre dépend de la surface de la section transversale et de la température des extrémités des barres mais, à la température 45 préférée de 850° C, la pression est d'environ 80 kg/mm2 (78,4daN/mm2).

Le trajet suivi par les barres 8 dans la machine à souder est donné par un ensemble 11 de galets ou de rouleaux, qui est entraîné par un moteur électrique et dont les galets serrent entre eux la barre 50 qui arrive de façon à la déplacer longitudinalement d'une manière programmée sous la commande du moteur électrique. Le trajet de la file de barres 4 à la sortie de la machine à souder est délimité par un ensemble similaire 12 de galets ou rouleaux de façon à déplacer la file de barres 4 longitudinalement sous la commande d'un moteur 55 électrique qui entraîne cet ensemble de galets 12.

La machine à souder comprend, en outre, une première paire de cisailles 13, disposée le long du trajet de l'extrémité avant 9 de la barre 8 qui arrive dans la machine et une seconde paire de cisailles 14 disposée dans le trajet de sortie de la machine de l'extrémité arrière 10 60 de la file de barres 4. Ces paires de cisailles ont une forme telle qu'elles sectionnent une partie des extrémités avant et arrière des barres de façon à former sur chacune une extrémité en forme de coin.

Les différentes étapes de fonctionnement de la machine à souder sont les suivantes. Les ensembles de galets 11 et 12, au cours 65 d'une première étape, déplacent l'extrémité avant 9 de la barre 8 qui arrive à l'extrémité arrière 10 de la file de barres 4 respectivement entre la première paire de cisailles 13 et entre la seconde paire de cisailles 14 qui sont chacune dans la position représentée sur la

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fig. la. Ensuite, les cisailles 13 et 14sont actionnées pour découper ces extrémités en forme de coin, comme indiqué par les flèches verticales sur la fig. la. Cette opération est effectuée en sectionnant un court tronçon de chaque extrémité, suffisant pour assurer que les aspérités irrégulières et oxydées sont remplacées par des formes en coin de métal pur. Le sectionnement d'un tronçon d'une longueur à peu près égale à l'épaisseur moyenne de la barre est, en général, suffisant. Au cours de l'étape suivante, les ensembles de galets 11 et 12 sont actionnés pour déplacer l'extrémité avant 9 de la barre 8 et l'extrémité arrière 10 de la file de barres 4 en alignement l'une avec l'autre, comme représenté par les flèches de la fig. lb et, en outre, à la portée des tenailles 6 et 7. Ces tenailles sont alors actionnées pour saisir respectivement l'extrémité 9 et l'extrémité 10, fig. le, et la position dans laquelle ces extrémités ont été amenées par les ensembles de galets 11 et 12 est telle qu'après fermeture des tenailles, ces extrémités font saillie l'une vers l'autre hors des tenailles sur une distance égale au moins à une épaisseur moyenne des barres et au plus à trois fois cette épaisseur et, de préférence,

égale à deux fois cette épaisseur. La longueur minimale est déterminée dans chaque cas en fonction de la profondeur d'enfoncement nécessaire pour refouler à l'extérieur la matière de surface oxydée des coins et celle-ci dépend de la matière et de l'acuité du coin et la longueur maximale admissible est déterminée par le risque de flambage à la température utilisée.

Ensuite, l'étape représentée sur la fig. ld est exécutée. Les deux tenailles 6 et 7 sont rapprochées l'une de l'autre, comme indiqué par les flèches, sur une distance suffisante pour provoquer la pénétration des deux extrémités saillantes l'une dans l'autre.

Après que les deux extrémités 9 et 10 ont été poussées l'une dans l'autre, l'ensemble de galets 12 entraîne la file de barres 4, qui est maintenant allongée d'une longueur de barre, dans le sens de la flèche de la fig. la, hors de la machine à souder jusqu'à ce que sa nouvelle extrémité arrière se trouve entre les cisailles 14. Entre temps, la barre suivante qui arrive est entraînée par l'ensemble de galets 11 jusqu'à ce que son extrémité avant se trouve située entre les cisailles 13 et la machine est alors prête à l'exécution du cycle suivant.

Pour avoir, après sectionnement par les cisailles, une surface de coin aussi propre que possible, il peut être recommandé de nettoyer et de décaper les surfaces opposées des barres aux emplacements où les arêtes tranchantes des cisailles viennent en contact avec la surface de la barre immédiatement avant de pénétrer dans la barre. Lorsque ces surfaces sont recouvertes d'oxyde, on court le risque que les cisailles enfoncent l'oxyde dans la barre et que les surfaces des coins contiennent de telles inclusions d'oxyde qui ont été enfoncées dans le cuivre. Un tel nettoyage peut être effectué simplement en enlevant à la meule une partie de cette surface.

La manière suivant laquelle les extrémités 9 et 10 sont pressées l'une dans l'autre a été représentée sur les fig. 2 et 3. Comme déjà mentionné, les extrémités 9 et 10 sont découpées en forme de coin, comme représenté sur la fig. 2. Chaque coin forme un angle dièdre comprenant une paire de faces qui se rejoignent le long d'une arête 17,18. Lorsque les extrémités entrent en contact, les arêtes sont perpendiculaires entre elles. Une disposition croisée entre les deux arêtes est suffisante bien qu'une disposition perpendiculaire soit préférée. Lorsque les deux extrémités sont pressées l'une dans l'autre, les extrémités pénètrent progressivement l'une dans l'autre et elles trouvent chacune progressivement un support dans l'autre tandis que la résistance opposée par le cuivre à la pression est initialement faible et s'accroît progressivement de sorte que le flambage, ou fléchissement sur un côté, est empêché et que la matière est refoulée vers l'extérieur de tous les côtés. Par une telle application de pression, la quasi-totalité de la matière des surfaces externes 19,20 est refoulée hors du profil ou forme de la section transversale (représenté en pointillé sur la fig. 2) des extrémités alignées des barres. Ainsi, la surface de contact formée à l'intérieur de la surface de la section transversale est constituée par de la matière pure provenant des profondeurs des barres où le cuivre n'est pas oxydé.

La manière la plus simple pour obtenir deux extrémités en forme de coin dont les arêtes sont perpendiculaires entre elles consiste à utiliser deux paires de cisailles 13,14 identiques (fig. 1) qui sont perpendiculaires entre elles.

La fig. 3 représente, de manière plus détaillée mais toujours schématique, la forme de réalisation préférée des tenailles 6 et 7. Chacune est formée de deux parties 21,22 et respectivement 23,24 qui, lorsqu'elles sont fermées autour des extrémités 9 et 10 des barres, délimitent une ouverture cylindrique ayant la forme de la section transversale des barres de telle sorte qu'elles entourent parfaitement les barres et ne permettent pas à ces dernières lorsqu'elles sont soumises à une pression dans le sens de la longueur de s'épaissir sur une longueur suffisante, par exemple égale à trois fois l'épaisseur moyenne des barres comme représenté sur la fig. 3a sur laquelle les tenailles sont représentées dans la position qu'elles occupent avant d'être poussées l'une vers l'autre par le dispositif de forte puissance, les extrémités des barres faisant chacune alors saillie hors des tenailles en direction l'une de l'autre sur une distance égale à environ une fois et demie l'épaisseur moyenne des barres.

Lorsqu'ensuite les tenailles 6 et 7 sont poussées l'une vers l'autre, les extrémités 9 et 10 des barres pénétrent l'une dans l'autre sur une distance totale égale à environ trois fois l'épaisseur moyenne jusqu'à ce que les tenailles viennent en butée l'une contre l'autre comme représenté sur la fig. 3b. Les tenailles ont une forme telle que, dans cette position, elles forment un moule pour la matière expulsée hors des barres. Lorsque les parties de butée 24, 25 et 26,27 viennent en contact, ce moule laisse alors une étroite ouverture annulaire 30 autour du joint (voir les détails sur la fig. 3c) pour permettre à la matière expulsée d'être refoulée par cette ouverture et comprimée en un anneau 31 qui est raccordé à la soudure le long de la région ayant la forme de l'ouverture annulaire 30 qui forme la surface intérieure de l'anneau et la surface extérieure du joint. La largeur de cette région annulaire est choisie inférieure à la moitié et, de préférence, inférieure au quart de l'épaisseur moyenne des barres afin de permettre une séparation facile de l'anneau du joint.

Après que les extrémités des barres ont été pressées l'une dans l'autre, les tenailles sont ouvertes et séparées et ramenées à leur position initiale, comme représenté sur la fig. 3d, et le joint apparaît entouré d'un anneau 31 formé par le cuivre expulsé. La file de barres soudées est alors déplacée vers la droite par le dispositif d'entraînement qui déplace la file de barres d'entre les tenailles en direction de la sortie de la machine à souder et le long d'un trajet qui comporte un organe 34 ayant une ouverture munie d'arêtes tranchantes 35. La file de barres passe par cette ouverture jusqu'à ce que l'anneau 31 vienne buter contre l'organe 34 qui découpe et sépare l'anneau de la partie soudée des barres. L'arête tranchante 35 facilite la séparation de l'anneau bien que, pour détacher l'anneau, il suffise que l'ouverture ne permette pas son passage ou que son diamètre soit compris entre les diamètres intérieur et extérieur de l'anneau.

Il peut être recommandé de prévoir, à cet emplacement, une opération de rasage de la totalité de la surface de la barre afin d'enlever toutes les battitures et impuretés avant le laminage continu final. La perte de cuivre est proportionnellement bien inférieure lorsque le cuivre est rasé alors que la barre a un fort diamètre, à une étape intermédiaire, que lorsqu'elle a un faible diamètre, à l'étape finale, du fait que, dans les deux cas, la profondeur de rasage doit être approximativement la même.

La file de barres continuant d'avancer, l'anneau 31 coulisse sur la file de barres en direction de l'extrémité de cette dernière et,

lorsque cette extrémité franchit finalement l'ouverture, l'anneau peut librement tomber, comme représenté sur la fig. 3e. Il est évident que ce procédé de séparation de l'anneau du joint n'est pas le seul possible et que, par exemple, l'organe 34 pourrait effectuer un déplacement de sectionnement de l'anneau par rapport à la file de barres ou que l'ouverture servant à détacher l'anneau pourrait être formée dans les tenailles elles-mêmes.

La fig. 4 représente, d'une manière plus détaillée, une vue en élévation d'un mode de réalisation d'une machine à souder par

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pression utilisé pour la mise en œuvre du procédé. La machine comprend un bâti fixe en acier comprenant deux flasques verticaux parallèles 41 et 42 auxquels sont fixées, respectivement, une table 43 et une table 44. Les deux flasques sont raccordés entre eux pour assurer la solidité du bâti par deux poutres horizontales parallèles, seule la poutre avant 45 étant représentée. Quatre vérins sont montés sur le flasque 41, aux quatre coins d'un, rectangle dont la largeur s'étend dans la direction verticale et dont la longueur s'étend dans la direction horizontale perpendiculaire au plan de dessin de sorte que deux seulement de ces quatre vérins, désignés par les références 46 et 47, sont visibles sur la fig. 4. De la même manière, quatre vérins sont disposés symétriquement sur le fiasque 42, deux seulement de ces vérins, désignés par les références 48 et 49, étant visibles sur la figure. Une tige support fixe 50 s'étend entre les vérins 46 et 48 et est fixée aux fonds respectifs 55 et 56 de ces vérins. De telles tiges supports, au nombre de quatre, 50,51,52 et 53, s'étendent entre les quatre vérins qui sont fixés au flasque 41 et les quatre vérins qui sont fixés au flasque 42. Deux seulement de ces quatre tiges supports, les tiges 50 et 51 sont visibles sur la fig. 4,

mais elles sont toutes les quatre représentées sur la fig. 5 qui sera décrite ultérieurement.

La barre 8 qui arrive, traverse un premier ensemble 11 de rouleaux ou de galets d'entraînement puis passe entre une première paire de cisailles 13 et ensuite dans une première tenaille 6, son extrémité avant 9 faisant saillie hors de la tenaille 6 en direction de l'extrémité arrière 10 de la file de barres 4. Cette file de barres passe, en partant de son extrémité arrière, à travers une seconde tenaille 7, puis à travers un organe 34 ayant une ouverture munie d'arêtes tranchantes 35, entre une seconde paire de cisailles 14 et, finalement, dans un second ensemble 12 de rouleaux ou de galets d'entraînement. Ces ensembles 11 et 12 comprennent un certain nombre de galets entre lesquels la barre ou la file de barres de cuivre est guidée de la même manière que dans un ensemble de galets de redressement et entraînée par les galets, qui sont entraînés en rotation par des moteurs électriques, non représentés sur le dessin, dont l'un est prévu pour les galets de la table 43 et un autre pour les galets de la table 44. La paire de cisailles 13 est montée de façon à se déplacer horizontalement et perpendiculairement au plan du dessin et elle sectionne la barre pour former une extrémité en forme de coin dont l'arête est verticale. La paire de cisailles 14 est montée de façon à se déplacer verticalement et à sectionner la file de barres pour former une extrémité en forme de coin ayant une arête horizontale, perpendiculaire au plan du dessin. Les arêtes 35 de l'ouverture de l'organe 34 sont situées à une courte distance de la surface de la file de barres de façon à découper l'anneau de cuivre formé autour du joint lorsque ce joint franchit l'ouverture.

Les tenailles 6 et 7 sont d'une construction symétrique et, pour cette raison, on ne décrira en détail que la tenaille 6. Cette dernière comporte un chariot 59 qui est monté coulissant sur les tiges-supports 50, 51, 52 et 53. Ce chariot est constitué par une épaisse plaque verticale 60 perpendiculaire aux tiges-supports et par une seconde plaque 61, plus mince que la plaque 60 et parallèle à cette dernière,' les deux plaques étant solidarisées l'une de l'autre par une table horizontale 62. Chacune des deux plaques comprend quatre ouvertures pour les tiges-supports 50,51,52 et 53 et elles peuvent coulisser librement sur ces tiges. La plaque 60 est raccordée aux quatre pistons des quatre vérins qui sont fixés au flasque 41. Ces pistons sont creux pour permettre aux tiges-supports de venir se fixer aux fonds 55 et 56 des vérins. De cette manière, le chariot 59 peut être déplacé vers la droite sous une pression élevée puis ramené à sa position initiale.

Sur les chariots sont montés les éléments qui servent à serrer la barre et qui ont été plus clairement représentés sur la fig. 5. Ce dispositif de serrage comporte deux supports de mors de serrage 64 et 65 disposés symétriquement qui peuvent coulisser sur la table 62 entre les plaques 60 et 61, dans le sens des flèches 66, et dont chacun est déplacé dans cette direction au moyen d'un vérin correspondant 67 et 68, dont le piston est fixé au support de mors. Les mors de serrage 70 et 71 sont montés symétriquement dans les supports de mors, chaque mors pouvant coulisser dans le support de mors correspondant sur une paire de rails de guidage 72,73 et respectivement 74,75, dans la direction des flèches 76 et 77. Les rails de guidage montés dans les supports de mors convergent dans la direction opposée à l'autre tenaille de sorte que toute poussée exercée sur la barre, lorsque les mors sont serrés contre elle sous l'action de la pression des supports de mors serrés l'un contre l'autre, pousse également les mors dans la direction de convergence des rails et il en résulte que les mors serrent encore plus fortement la barre. L'ouverture entre les mors délimite un cylindre dont le diamètre n'est inférieur que d'un petit pourcentage, d'environ 5%, au diamètre de la barre, de sorte qu'intérieurement, les mors prennent approximativement la même forme en section transversale que la barre et qu'ils entourent et serrent la barre.

L'avantage qui résulte de l'emploi de tels mors qui sont montés coulissants dans des directions qui convergent vers un point opposé à l'autre tenaille est que la pression que les mors exercent sur la barre s'adapte automatiquement en fonction de la direction de la barre. Lorsque l'extrémité de la barre est proche de sa température de fusion et très tendre, les tenailles tiennent également la barre avec une faible force sans risquer de l'écraser ou de la détériorer d'une autre manière du fait que les extrémités des barres sont pressées l'une dans l'autre sous une faible force et qu'ainsi seules des forces de réaction faibles agissent sur les barres et sur les mors. Lorsqu'in-versément, la barre est relativement froide de sorte que des forces élevées doivent être exercées pour presser les extrémités des barres l'une dans l'autre, des forces relativement plus élevées sont transmises aux mors. Il est évident qu'une tenaille comportant plus de deux mors peut être utilisée et que le même effet sera obtenu tant que les mors seront montés coulissants suivant des directions qui convergent l'une vers l'autre en éloignement de l'autre tenaille. L'angle de convergence est, de préférence, d'environ 20° mais il peut être,

selon les circonstances, compris entre 5 et 30° par rapport à l'axe longitudinal de la barre.

L'ensemble des supports de mors 64 et 65 est, lorsque les supports de mors ont été serrés l'un contre l'autre, maintenu fermé par un étrier de maintien 78 qui peut être verticalement déplacé hors de sa position active sous la commande d'un vérin 79. Pour cette raison, les supports de mors 64 et 65 ont une section transversale trapézoïdale, comme représenté sur la fig. 5, leur section décroissant de bas en haut, de sorte qu'une pression dirigée vers le bas exercée par l'étrier de maintien 78 presse fermement les supports de mors l'un contre l'autre. De cette manière, les forces tendant à écarter les supports de mors 64 et 65 l'un de l'autre sont absorbées par l'étrier 78 et non plus par les vérins 67 et 68 qui servent à ouvrir et fermer les supports de mors et les mors.

Du fait de la pression exercée par la barre sur les mors, ces mors sont éloignés de l'autre tenaille et, par conséquent, lorsque les supports de mors sont à nouveau ouverts, il est nécessaire de ramener les mors à leur position initiale, plus proche de l'autre tenaille. Cela est effectué au moyen d'un ensemble de leviers qui comporte deux leviers 80 et 81 fixés aux sommets des mors et raccordés à une extrémité d'un troisième levier 82 qui est monté pivotant sur le bâti fixe au moyen d'un axe 83 et dont l'autre extrémité est raccordée au piston d'un vérin 85. Sous l'effet du déplacement du piston, les mors peuvent être déplacés le long de leurs rails 72 à 75.

Les faces avant des mors 70 et 71 ont une forme telle, y compris les butées 24 et 26, qu'elles constituent, avec les mors de l'autre tenaille 7, un moule pour former la matière expulsée en un anneau, comme expliqué lors de la description de la fig. 3.

Le fonctionnement de cette machine est le suivant. Dans sa position initiale, la machine est dans l'état représenté sur les fig. 4, 5 et 6, prête à effectuer l'opération de soudure. Ainsi, les huit vérins, dont seuls les vérins 46 à 49 ont été représentés, sont mis sous pression de sorte que le chariot 59 de la tenaille 6 est déplacé vers la droite et que le chariot correspondant de la tenaille 7 est déplacé vers

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

625149

la gauche (fig. 5). Du fait de ce mouvement, les mors des deux tenailles entrent en contact les uns avec les autres par leurs butées 24, 26 (fig. 6) de façon à former un moule dans lequel le cuivre refoulé des extrémités 9 et 10 des barres pressées l'une dans l'autre est moulé en un anneau autour du joint, entre les tenailles 6 et 7. 5 Ensuite, l'étrier de maintien 78 de chaque tenaille est soulevé par son vérin respectif 79, puis les vérins 67 et 68 sont commandés pour ouvrir les supports de mors, dans le sens des flèches 66 de la fig. 6. En même temps, le vérin 85 est actionné pour déplacer les deux mors vers l'avant dans le sens qui les rapproche de l'autre tenaille. to A ce moment, les deux tenailles 6 et 7 sont dans une position dans laquelle elles ont relâché la file de barres 4 et la barre 8 qui est maintenant soudée à la file de barres.

Au cours de l'étape suivante, les ensembles de galets 11 et 12 sont déplacés pour transporter la file de barres 4 ainsi allongée à travers 15 la machine de sorte que l'anneau formé autour du joint vient buter contre les arêtes tranchantes 35 de l'organe de coupe 34 qui détache l'anneau. La file de barres continue d'être entraînée dans la machine tandis que l'anneau, qui ne peut pas franchir l'ouverture de l'organe 35, glisse sur la barre jusqu'à ce que l'extrémité arrière de la 20 file de barres ait franchi l'ouverture. L'anneau peut alors tomber librement. Dans cette position, le sens de déplacement de l'ensemble de galets d'entraînement 12 est inversé jusqu'à ce que l'extrémité arrière de la file de barres vienne s'arrêter au-dessous des cisailles 14. Entre temps, une nouvelle barre introduite a été prise dans 25

l'ensemble de galets 11 d'entraînement et transportée jusqu'à ce que son extrémité avant soit arrêtée sous les cisailles 13. Dans cette position, les deux extrémités sont sectionnées de manière à former des coins dont les arêtes sont perpendiculaires entre elles et les ensembles de galets 11 et 12 sont remis en marche jusqu'à ce que l'extrémité avant 9 de la nouvelle barre 8 qui arrive et l'extrémité arrière 10 de la file de barres soient dans la position représentée sur la fig. 4. On doit faire remarquer ici que les mors de tenailles sont, dans cette position, écartés hors de contact avec ces extrémités qui ne sont pas, de ce fait, inutilement refroidies avant la soudure.

Au cours de la dernière étape avant la soudure, chacune des tenailles est fermée autour de l'extrémité 9 ou 10 de la manière suivante. En premier lieu, les vérins 67 et 68 sont actionnés pour rapprocher les supports de mors l'un de l'autre, en sens inverse des flèches 66 (fig. 6), jusqu'à ce que les mors 70 et 71 entourent l'extrémité de la barre qui fait alors saillie hors des mors sur une distance égale à environ une fois et demie le diamètre des barres. Ensuite, l'étrier de maintien 78 est déplacé vers le bas sur les supports de mors et la machine, dans son ensemble, est à nouveau dans sa position initiale, prête à exécuter le cycle de soudure suivant.

On peut utiliser comme matière de départ des barres de tréfilage en cuivre des dimensions habituelles ci-dessus qui sont expédiées par les affineries de cuivre. Mais rien n'empêche, dans le procédé de fabrication à la chaîne, de prévoir, en amont du laminoir à chaud discontinu, une opération au cours de laquelle des barres de tréfilage ayant d'autres dimensions ou compositions plus appropriées sont coulées d'une manière discontinue. Ceci présente l'avantage qu'on peut laisser les barres se solidifier et se refroidir à la température du laminage à chaud puis, quand elles sont à cette température, on peut les introduire dans le laminoir discontinu. De cette manière, la chaleur nécessaire pour porter la barre à cette température de laminage à chaud est obtenue sans aucun chauffage supplémentaire, directement de la chaleur nécessaire pour la coulée.

4 feuilles dessins

Claims (11)

625 149

1. Procédé pour souder bout à bout par pression des barres métalliques, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en contact les extrémités qui doivent être soudées, qui ont chacune une forme en coin et qui sont à une température de laminage à chaud, à presser longitudinalement les deux extrémités l'une vers l'autre de telle sorte que les extrémités pénètrent l'une dans l'autre alors que les arêtes des coins sont disposées en croix et à continuer de presser les deux extrémités l'une dans l'autre jusqu'à ce que la quasi-totalité de la matière de surface des deux coins ait été refoulée hors de la forme de la section transversale des barres soudées.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des deux extrémités est mise sous une forme en coin en sectionnant un tronçon de l'extrémité de chaque barre au moyen d'une paire de cisailles.

2

REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux surfaces opposées de la barre avec lesquelles les arêtes tranchantes des cisailles entrent en contact sont préalablement nettoyées.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de nettoyage est effectuée en enlevant à la meule une partie de la surface.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux extrémités sont pressées de façon à pénétrer l'une dans l'autre alors que les arêtes des coins sont approximativement perpendiculaires entre elles.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matière de surface des deux coins en contact est refoulée sous forme d'un anneau raccordé à la soudure le long d'une partie de la surface intérieure annulaire dont la largeur est inférieure à la moitié de l'épaisseur moyenne des barres.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soudure est effectuée en une unique étape d'application de pression, et sans apport aux extrémités soudées, au cours de l'opération de soudure par pression, d'une énergie calorifique suffisante pour provoquer la fusion d'une quelconque partie du cuivre.

8. Application du procédé selon la revendication 7 à la fabrication en continu de tiges de tréfilage en cuivre dans une installation de fabrication à la chaîne, caractérisée en ce qu'elle consiste à faire passer un certain nombre de barres de tréfilage à la température de laminage à chaud, une à une, dans un laminoir pour fournir les unes après les autres un certain nombre de barres de cuivre, à souder l'extrémité avant de chaque barre de cuivre quittant le laminoir à l'extrémité arrière d'une file continue formée par les barres précédentes qui sont soudées les unes aux autres, à enlever tout autour de la soudure la matière qui a été refoulée par l'opération de soudure par pression hors de la forme de la section transversale des barres soudées et à laminer en continu la file de barres continue dans un laminoir continu à tiges de tréfilage.

9. Application selon la revendication 8 du procédé selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'anneau est enlevé en faisant passer la partie soudée par un trou dont le diamètre est compris entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de l'anneau.

10. Application selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que la file de barres continue est rasée avant d'être laminée en continu.

11. Application selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que les barres de cuivre, après laminage discontinu et après la soudure, sont conservées dans un four qui est maintenu à une température constante entre la température de fusion des barres et 200°C au-dessous de cette température de fusion et pendant une période de temps suffisante pour permettre aux barres d'être portées approximativement à cette température.