Bancs à tréfiler à un seul passage
Les bancs à tréfiler à un seul passage sont conçus pour produire du gros fil de différents profils et de section ronde de 25 à 40 mm de diamètre, des tubes en métaux ferreux mais aussi et plus fréquemment en métaux non ferreux. Lors du tréfilage des tubes de grand diamètre on fait recours à des tambours qui ont aussi un grand diamètre. Plus grand est le diamètre du tube et plus important sera le diamètre du tambour choisi.
Les ébauches sont disposées sur le tambour en une rangée unique ce qui permet de réduire la masse d’une couronne. Les filières se déplacent le long du tambour, le matériau s’enroule sans que les spires se déplacent sur le tambour. Ainsi, la surface et le profil des spires sont protégés contre tous endommagements.
Les bancs à tréfiler à un seul passage sont conçus pour un effort de 0,05 à 200 kN. La valeur de celui-ci est fonction des caractéristiques du matériau à étirer : section, profil, qualité. La vitesse de tréfilage atteint alors 5 m/s.
Les performances des bancs à un seul passage augmentent grâce à l’augmentation de la masse des couronnes. Cela se produit aussi bien du côté du déroulement du matériau à tréfiler que du côté de l’enroulement du produit fini. Plus grand est le diamètre du fil étiré et plus important est le poids des couronnes qui peut être augmenté davantage à l’aide de la soudure.
Bancs à tréfiler à double passage
Les bancs à tréfiler à double passage sont appelés à tréfiler le matériau à deux passages dans le cas où ce nombre de passages est suffisant. Cela est nécessaire pour assurer les caractéristiques requises du fil ou lorsque les volumes de production ne sont pas importants. Le matériau soumis au double passage subit une compression sous un quadruple effort.
La plus simple variante d’un banc de ce type prévoit l’utilisation d’un tambour à deux étages. Le premier étage possède un diamètre plus petit et le glissement du fil y est prévu. L’usure inégale des rouleaux permet d’augmenter le rapport d’étirage de 1 à 2% par rapport à celui conditionné par la différence de diamètres des étages.
Le glissement se produit à l'étage inférieur, dans le cas contraire la rupture du fil peut être provoquée. Ici, il n’est pas possible d’établir d’importants efforts de compression.
Les bancs à tréfiler différentiels à double passage fonctionnent sans glissement avec les deux étages mais admettent des efforts de compression tant hauts que bas. Le banc différentiel qui fonctionne selon le principe à double passage, possède deux tambours d’étirage tournant sur un même axe.
Bancs à tréfiler à passages multiples
Les bancs à tréfiler à passages multiples représentent des machines où l’ébauche est étirée à travers plusieurs filières en même temps ce qui a pour but d’augmenter le rapport d’étirage du matériau tréfilé. Les filières sont disposées de façon à se succéder l’une après l’autre.
Pour déterminer le nombre de passages il convient de se référer à la taille du matériau à tréfiler, à sa section et à la taille du produit fini ainsi qu’à ses propriétés mécaniques. En règle générale, ce nombre est établi entre 2 et 25 et même plus.
Plus résistant est le matériau et plus difficilement il est étiré. En aval de la dernière filière l’effort de traction est insuffisant pour étirer le matériau à travers toutes les filières de la ligne multiple en même temps. Pour y remédier on installe en aval de chaque filière un tambour de traction. Le tambour de traction tourne, le matériau étiré s’enroule sur le tambour et se déroule en même temps pour passer à la filière suivante.
Bancs à tréfiler à passages multiples avec la fonction de glissement
Il existe une proportion ou un rapport pour toutes les filières d’un banc à tréfiler à passages multiples.
Cette condition est le gage du bon fonctionnement de l’installation :
F1v1 = F2v2 = ... = Fnvn,
où F1, F2, ..., Fn sont les surfaces de sections du fil lorsqu’il quitte la filière ;
v1,v2, ..., vn est la vitesse d’enroulement du fil sur le tambour au moment où le fil sort de la filière.
Le volume de matériau qui passe au cours d’un temps déterminé à travers une filière, doit être égal pour toutes les filières du banc au risque de provoquer la rupture du fil, la chute de boucles et finalement l’embrouillement du fil.
Lors de la production d’un fil fin (moins de 0,5—0,1 mm de diamètre) des bancs étagés sont utilisés. La conception de ces bancs prévoit la présence de quatre broches d’étirage au maximum et de 25 filières au plus. Il est important de choisir alors les tailles des filières et les diamètres des tambours au niveau des étages. Les vitesses de tréfilage du fil assurées par des bancs à passages multiples modernes sont données par le tableau ci-dessous :
Bancs à tréfiler à passages multiples sans fonction de glissement
Ce type de bancs à tréfiler rappelle ceux à passages multiples avec la fonction de glissement. Le banc sans fonction de glissement possède également des filières disposées en ligne et des tambours de traction. Mais cette machine est dotée d’une fonction d’accumulation, c’est-à-dire de la possibilité de créer une réserve de fil entre deux filières successives. Il n’est pas alors nécessaire d’adapter entre ces dernières les vitesses de mouvement des tambours et les vitesses d’étirage du fil en aval de la filière. La boucle s’accumule par analogie avec le stockage intermédiaire tampon de laminoir à fils.
Il existe différents types et conceptions de bancs à tréfiler à passages multiples sans fonction de glissement.
Chaque tambour à l’exception du tambour recevant le produit fini, est équipé de bagues d’entraînement et de dispositifs d’entraînement. Les bagues d’entraînement exercent un effet de freinage en empêchant le fil de se dérouler spontanément ce qui risque de se produire sous l’impact d’actions centrifuges.
Cette conception fait que le déroulement du fil du tambour se produit indépendamment de son enroulement. Plusieurs spires peuvent s’accumuler alors sur les tambours cependant la vitesse de déroulement du fil ne dépendra pas de la vitesse développéeà l’enroulement du fil.
De nouvelles idées ont été développées et appliquées dans les bancs à passages multiples où le fil qui s’accumule risque de commencer à se tordre. Ces développements ont pour objet les procédés d’enroulement du fil sur les tambours et de son transport vers la filière suivante.
Bancs à passages multiples avec la fonction de contre-tension ou trains en boucle
La contre-tension contribue à réduire l’usure des filières, le fil devient plus régulier en épaisseur ce qui permet de réaliser le tréfilage à de grandes vitesses.
La contre-tension est créée par la régulation de la vitesse de rotation des tambours, le glissement du fil sur le tambour étant exclu. Ce type de bancs est équipé de la même façon que les autres bancs à tréfiler à passages multiples avec des filières installées entre les tambours.
Trains à passage direct
Dans ces machines les tambours ne reçoivent non plus que quelques spires (de 6 à 10 spires de fils sur chaque tambour). Ce nombre de spires est tout à fait suffisant pour créer un effort de frottement nécessaire concentré entre le tambour et le fil. La bande est étirée à travers les filières sans glissement. Le fil est transporté sans rouleaux ce qui empêche la torsion de la bande au moment de passage.
La contre-tension est créée dans les trains à passage direct par des moteurs électriques ce qui permet d’appliquer des efforts de contre-tension plus élevés et de les ajuster dans des limites plus larges. Le fait que dans ces trains il n’existe pas cette multitude de divers rouleaux facilite le ravitaillement du train en cas d’étirage de gros fils en matériaux résistants. Tous les types de fil n’admettent pas d’importants efforts de compression. La contre-tension est surtout importante et efficace pour ces fils. Le fil façonné est produit avec l’utilisation de faibles efforts de compression ce qui réduit le degré d’usure des filières.
Les machines de ce type sont caractérisées par les aspects positifs suivants :
- le fil ne se tord pas lors du tréfilage,
- elles permettent l’étirage des fils de différents profils et de section autre que ronde,
- une large plage d’ajustage d’efforts de contre-tension,
- il n’existe pas de difficultés pour ravitailler le train,
- l’absence de galets permet d’éviter des courbures excédentaires du fil,
- l’absence de régulateur de vitesse,
- schéma simplifié de l’appareil (mécanique et électrique).
Chaînes de tréfilage du fil
Les bancs de tréfilage à passages multiples représentent comme on sait des machines en ligne. Cela signifie que le processus se poursuit en continu sur cette ligne en commençant par l’approvisionnement d’ébauches jusqu’à l’obtention du produit fini sans arrêter la ligne. Ces machines traitent le fil en le déformant au maximum, en le faisant passer par des procédés de traitement thermiques ou en le comprimant tout de suite à la taille souhaitée.
Cette technologie permet de réunir dans une ligne unique plusieurs bancs à tréfiler à un seul passage. En réunissant de cette manière les appareils installés jadis dans différentes zones de l’atelier on fait des économies en réduisant le temps de réalisation des opérations et de transport des ébauches.
Les lignes de production sont assemblées à partir d’équipements de puissance analogue, dans le cas contraire on risque de provoquer une baisse de rendement de la nouvelle ligne assemblée de cette manière.
Combinaison d’opérations d’élimination de calamine par procédé mécanique et de tréfilage
Aujourd’hui, on connaît une multitude de lignes combinées. De la même façon que l’on combine des dispositifs appelés à éliminer la calamine des produits par procédé mécanique avec des lignes de décapage, aujourd’hui, on combine des dispositifs d’élimination de calamine (par procédé mécanique) avec des bancs de tréfilage (à un seul passage et à passages multiples).
Grâce à cette combinaison de deux dispositifs nous obtenons les aspects positifs suivants :
- il n’est pas nécessaire d’amener le fil machine de l’entrepôt vers la ligne de décapage,
- il est possible de procéder y même aux opérations de décapage, de lavage, de chaulage ou d’application de revêtements de protection,
- on peut transporter ensuite le fil machine à l’atelier de tréfilage.
Il serait difficile de combiner la ligne de décapage qui occupe d’importantes surfaces, avec le banc à tréfiler.
Cependant, les équipements mécaniques récents destinés à éliminer la calamine n’en cèdent en rien en termes de rendement au banc à tréfiler moderne, permettent de créer une combinaison de ces deux machines.
Le regroupement de ces appareils permet d’obtenir les avantages ci-après :
- compression du personnel,
- réduction des frais qui en découlent,
- l’équipement mécanique d’élimination de la calamine coûte beaucoup moins cher que l’équipement chimique,
- le dispositif d’élimination de la calamine n’occupe pas beaucoup de place dans l’atelier contrairement à la ligne de décapage complète,
- il n’y aura pas de déchets qu’aurait pu produire le dispositif de décapage ce qui contribuera à la propreté de l’environnement.
Combinaison d’opérations de tréfilage et de recuit
Durant le processus de production du fil d'aluminium ont également été développées des étapes couplées du processus : le processus continu de coulée de l'aluminium avec le laminage et le tréfilage en continu.
En ce qui concerne le fil en métaux ferreux, il s'y produit la première étape de mise en œuvre de la combinaison des processus de tréfilage avec le recuit. Les travaux de la mise en œuvre de cette combinaison sont en cours en usine métallurgique de boulonnerie de Magnitogorsk.
Il existe un certain nombre de lignes combinées comportant un certain nombre de dispositifs, par exemple, pour le processus de tréfilage, de recuit, d'étamage et de revêtement du fil d'une couche isolante. Tous ces processus se déroulent d'une façon continue et à grande vitesse ce qui impose la mise en place en amont et en aval de la ligne des dévidoirs et enrouleuses respectivement, appelés à garantir un approvisionnement continu d'ébauches et l'enlèvement du produit fini sans arrêter la ligne.
Les avantages de ces lignes combinées sont les suivantes :
- un avantage économique important
- une réduction des besoins en équipements accessoires,
- une réduction significative d'espaces de production
- une réduction significative du coût de production,
- pas de transport du matériau de base pour le transfert d'un poste de traitement vers l'autre.
Machines à tréfiler multifilaires
La notion de "tréfilage multifilaire" s’applique au tréfilage de fils extrafins en métaux non ferreux. Les machines multifilaires fonctionnent en mode de production continu le montage de chaque couronne et l’évacuation du produit fini étant réalisés sans arrêter la machine. Le tréfilage du fil dans les installations de ce type est combiné avec le processus de recuit et d’application de revêtement sur le produit. Dans les combinaisons de ce type la priorité est donnée à l’opération de traitement plus lente. Il existe des machines à tréfiler à 18 fils, où la vitesse de traitement n’excède pas 5 m/s. Le total des vitesses attient 90 m/s.
Les avantages d’une vitesse basse sur une machine analogue sont :
- la maintenance du banc à tréfiler est facilitée,
- le risque de rupture du fil est réduit,
- qualité stable du fil émaillé obtenu.
Si les opérations ne se combinent pas les machines sont équipées de systèmes de tréfilage à 2 ou 10 fils qui réalisent le traitement à une vitesse de 10—15 m/s.
Plus grand est le nombre de fils dans le banc et moins importante est la vitesse de traitement et, par conséquent, plus bas est le rendement. Cela s’explique par le fait qu’en cas d’élimination des conséquences de rupture du fil dans le banc multifilaire on perd beaucoup de temps par rapport à un banc monofilaire. Pour élever le rendement d’un banc multifilaire il convient d’attribuer une attention particulière à la préparation du matériau au processus (de tréfilage), de bien sélectionner le lubrifiant et les agents de refroidissement du fil.