MÉTALLURGIE - Obtention et mise en forme du lingot

MÉTALLURGIE - Obtention et mise en forme du lingot

Les principaux métaux non ferreux sont en général extraits de leur minerai sous une forme impropre à leur utilisation ultérieure. Il est donc nécessaire de les faire passer une dernière fois à l’état liquide pour homogénéiser le métal, le purifier si besoin est par des traitements chimiques ou mécaniques, ajouter d’autres éléments afin de constituer des alliages, additionner des déchets de provenance diverse (dont le recyclage contrôlé est un important facteur économique) et enfin «couler» le métal ou l’alliage, c’est-à-dire l’amener à se solidifier soit sous une forme correspondant directement à celle sous laquelle il sera utilisé (c’est la coulée de pièces de fonderie), soit sous une forme d’ébauches qui sont en général des plateaux de laminage (produit de section rectangulaire) ou des billettes de forgeage, de filage ou de laminage (produits de section carrée ou ronde).

L’étape suivante consiste à transformer ces plaques et billettes pour les amener à des dimensions et formes (tôles, bandes, barres, fils, profilés, tubes, pièces forgées ou matricées) convenant aux utilisateurs. Les principaux types de transformation sont essentiellement: le laminage en produits plats, le laminage en cannelures (produits ronds), le filage ou extrusion, le forgeage et le matriçage. Ces transformations sont suivies d’opérations dites de parachèvement et éventuellement de traitements thermiques afin de rendre le métal ou l’alliage parfaitement apte à être mis en œuvre.

1. La fusion

Les fours de fusion

Tous les divers types de fours de fusion connus sont utilisés dans la fusion des métaux non ferreux: fours potagers ou fours réverbères chauffés au fuel, au gaz ou à l’électricité, fours à induction moyenne ou basse fréquence, fours à arc à électrode consommable ou non, fours à bombardement électronique, fours à plasma (cf. MÉTALLURGIE – Les fours métallurgiques).

L’atmosphère de ces fours peut être l’air, les gaz brûlés (cas du cuivre ou de l’aluminium), des gaz neutres (azote dans certains cas pour le cuivre, argon) ou le vide (cas des métaux dits réactifs: titane, zirconium, tantale, molybdène, tungstène...).

Les opérations de fusion et de coulée peuvent être conduites avec le même four (dit four de fusion et de coulée). Mais, en général, dans l’industrie du cuivre et de l’aluminium on utilise, pour des raisons économiques et métallurgiques, des groupements de fours, soit en duo (groupe de deux fours semblables dont l’un est en opération de fusion pendant que l’autre est en opération de coulée, et vice versa), soit le plus souvent en duplex (groupe de deux fours indépendants et spécialisés dont l’un sert à la fusion et à l’élaboration de l’alliage et déverse sa charge liquide dans le deuxième, conçu pour le parachèvement du traitement et la coulée proprement dite).

La préparation des charges

La charge est constituée des différents matériaux qui sont introduits dans le four de fusion. Elle comprend:

– le métal neuf proprement dit sous forme brute (mattes, lingots ou cathodes dans le cas du cuivre, métal liquide provenant de l’électrolyse ou lingots dans le cas de l’aluminium, grenailles ou poudres dans le cas de métaux tels que titane, zirconium, tantale, tungstène, molybdène);

– les éléments d’addition, si l’on veut produire un alliage; ils sont apportés directement (lorsqu’ils sont facilement fusibles ou lorsqu’ils se dissolvent convenablement dans le métal liquide de base) ou indirectement, sous forme d’alliages mères; pour élaborer par exemple un alliage à base de cuivre contenant 1 p. 100 de chrome, on ajoutera le chrome sous forme d’alliage mère cuivre + 10 p. 100 de chrome élaboré par ailleurs;

– des déchets, récupérés aux différents stades de la transformation et de l’utilisation du métal; ils doivent évidemment être soigneusement triés et contrôlés pour conserver toutes les qualités voulues à l’alliage élaboré.

La conduite de la fusion

Dans le cas de l’aluminium, du cuivre et de leurs alliages, les cycles de fusion sont étudiés de façon rigoureuse. Les températures à atteindre et à maintenir pendant les différentes étapes de l’élaboration sont spécifiées et contrôlées. On procède à des surchauffes et à des attentes permettant des décantations d’impuretés ou des dégazages. On procède à des traitements physiques ou chimiques ayant pour but d’éliminer certaines impuretés gênantes: perchage de désoxydation (cas du cuivre), traitements par produits chimiques divers (flux), traitements par barbotage de gaz (azote-chlore), traitements de décrassage ou d’écumage des scories. Au moment même de la coulée, des traitements ultimes d’épuration sont mis en œuvre: décantation en bassins, filtrage à travers des tissus de verre (aluminium) ou des tamis en fil de molybdène (cuivre) ou à travers des flux fondus, décrassage. Enfin, la charge liquide est maintenue à une température bien définie, dite température de coulée, qui conditionne de façon majeure la qualité du quart-de-produit (plaques ou billettes) qui va être coulé.

Contrôle de la fusion

Avant de procéder à la coulée, on contrôle en général si le métal répond bien aux spécifications prévues. Des prélèvements de métal liquide faits directement dans le four sont soumis à des examens physiques (contrôle de la teneur en gaz) ou à des analyses (contrôle des teneurs en impuretés et éléments d’addition). Si des anomalies sont constatées, les actions de correction nécessaires sont effectuées avant la coulée proprement dite. Les appareillages de contrôle modernes permettent d’obtenir des résultats précis de façon très rapide.

Le succès des opérations de transformation auxquelles vont être soumises les ébauches coulées dépend essentiellement de leur qualité, elle-même influencée d’une part par la conduite de la fusion et d’autre part par la conduite de la coulée proprement dite.

Les méthodes et les soins pris pendant l’exécution de la coulée ont donc, tout autant que les méthodes de fusion, fait l’objet de perfectionnements constants.

2. Procédés de coulée par refroidissement indirect

Les techniques de coulée par refroidissement indirect ont été les premières utilisées dans l’industrie de tous les métaux non ferreux. La charge liquide du four de coulée est déversée dans un moule dit lingotière ayant la forme et les dimensions du quart-de-produit à réaliser. On peut utiliser les lingotières massives en fonte, fixes ou basculantes, appelées lingotières canon lorsqu’on y coule des billettes de section ronde ou, pour accélérer la solidification, des lingotières à parois métalliques (fonte, acier, cuivre) refroidies par circulation d’eau. Pour faciliter le démoulage, elles sont réalisées en deux parties pivotant autour de gonds; les parois intérieures sont badigeonnées d’enduits spéciaux (poteyage) afin d’éviter toute réaction entre le métal liquide et le métal du moule. Pour accroître la productivité d’un tel système, les lingotières peuvent être placées sur un manège et défiler tour à tour devant le poste de coulée (fig. 1). Cette méthode ne permet pas d’obtenir des plaques et billettes de très bonne qualité physique et métallurgique, et elle se prête très mal à une production massive. Pratiquement abandonnée pour l’aluminium, elle est de moins en moins utilisée pour le cuivre, le magnésium, le nickel, etc.

La coulée par refroidissement indirect reste cependant largement utilisée de par la conception même des fours de fusion et coulée, dans le cas de la fusion à l’arc en électrode consommable de la plupart des métaux spéciaux (titane, zirconium, vanadium, molybdène, etc.): la lingotière est dans ce cas constituée d’un tube de cuivre épais (pouvant atteindre un mètre de diamètre) avec un fond rapporté par soudure ou par joint mécanique, refroidi abondamment à l’extérieur par une circulation d’eau.

3. Procédés de coulée semi-continue

La coulée semi-continue, mise au point vers 1935, permet d’obvier très largement aux inconvénients de tous ordres rencontrés avec le procédé précédent. Le principe en est schématisé figure 2. C’est le procédé de choix pour la coulée des quarts-de-produit en aluminium et en ses alliages, et il prend une place de plus en plus prépondérante dans les industries du cuivre, du magnésium, du nickel, etc.; il est également utilisé pour la coulée des billettes en titane ou zirconium (four de fusion à arc à électrode non consommable) ou en tantale, niobium, molybdène, tungstène (four de fusion par bombardement électronique), bien que ces derniers métaux soient coulés à des températures dépassant 2 500 ⁰C et pouvant atteindre 3 600 ⁰C.

La lingotière, ou anneau mouleur, est en alliage d’aluminium pour la coulée de l’aluminium, et en cuivre pour tous les autres métaux. Bien entendu, pour la coulée des métaux spéciaux cités ci-dessus, il n’y a pas de rampes d’arrosage d’eau sous la lingotière, et l’ensemble est contenu dans la chambre à vide du four de fusion proprement dit. La section de la lingotière suivant le plan horizontal définit la forme géométrique de la section de l’ébauche obtenue. On peut, par exemple, dans le cas de l’aluminium et du cuivre, couler des billettes creuses aptes au filage de produits creux (fig. 3). Le plus souvent, on dispose côte à côte plusieurs lingotières identiques, alimentées à partir du même four de coulée par l’intermédiaire d’un bassin de répartition, ce qui permet d’accroître notablement la capacité de production d’une installation. De nombreuses variations autour de ce schéma de base ont été conçues, portant aussi bien sur la lingotière elle-même que sur les systèmes de refroidissement, afin d’améliorer les diverses qualités des produits. Pour chaque type de métal ou d’alliage les paramètres de coulée (température du métal, forme et hauteur de la lingotière, vitesse de descente du piston, débit et répartition des fluides de refroidissement) sont strictement définis et conditionnent la qualité.

Après coulée, les ébauches sont soumises à des contrôles plus ou moins détaillés, à une analyse et une inspection aux ultra-sons (cf. MÉTALLOGRAPHIE – Essais non destructifs) et à des parachèvements consistant soit en des nettoyages mécaniques (scalpage, écroûtage, éboutage) afin d’éliminer d’éventuelles zones d’anomalies, soit en des traitements thermiques dits d’homogénéisation, qui sont des chauffages prolongés à la plus haute température possible compatible avec la nature de l’alliage, et ont pour but principal d’atténuer les hétérogénéités de la structure de fonderie.

4. Procédés de coulée continue

Dans le cas de la coulée semi-continue, les lingotières sont en général placées à faible distance au-dessus du niveau du sol, et le produit est extrait par un piston vers le bas dans une fosse ou puits de coulée. Lorsque le piston arrive à bout de course, la coulée doit être arrêtée. Afin d’éviter cette sujétion, des procédés de coulée véritablement continue ont été mis au point.

Coulée continue simple

L’ensemble four de coulée-lingotière peut être placé de façon très surélevée par rapport au sol, et le piston remplacé par des rouleaux serreurs d’entraînement. Une scie placée sous ces rouleaux vient sectionner le produit à des intervalles de temps réguliers. C’est le procédé Scovill ; il est appliqué au cuivre et à certains de ses alliages.

Au lieu d’utiliser une lingotière à axe vertical, on peut utiliser une lingotière à axe horizontal, de telle sorte que le produit est dégagé horizontalement. C’est le cas du système Ugine-Venthon (fig. 4) utilisé pour l’aluminium; une scie placée après les rouleaux d’entraînement débite les billettes à la longueur voulue; plusieurs lingotières peuvent être placées en parallèle et alimentées par le même bassin. C’est le cas également du système Wertli, qui est surtout appliqué à la coulée de barres de faible diamètre (10 à 20 mm) en cuivre et alliages de cuivre; les barres ne sont pas sciées mais simplement enroulées sur des tambours au fur et à mesure de la progression de la coulée pour former des bobines expédiées périodiquement vers un atelier de tréfilage.

Tous ces procédés ont pour inconvénients d’être lents et de ne s’adapter que très difficilement à la coulée de produits de forte section.

Coulée et transformation en continu

Des procédés spéciaux permettent de passer directement du métal liquide à un demi-produit transformé déjà très évolué. Leur intérêt industriel et économique est évidemment considérable. Seuls sont cités ci-après les plus importants d’entre eux.

Dans le procédé Properzi (fig. 5), le métal liquide est coulé dans la gorge, de forme grossièrement triangulaire, d’une roue en cuivre refroidie extérieurement par l’eau et fermée sur un arc d’environ 180⁰ par un ruban en acier. L’ébauche obtenue, dont la section peut atteindre 3 000 mm², est introduite dans un système de laminage comprenant dix à vingt jeux de cylindres successifs qui l’amènent à une section ronde de 8 à 20 mm de diamètre, dite fil machine, servant à alimenter des ateliers de tréfilage. L’ensemble de la chaîne est conçu pour opérer strictement en continu. Dans le cas de l’aluminium et de certains de ses alliages, ce procédé a pratiquement supplanté l’ancien procédé de laminage en cannelures (cf. chap. 6). Il tend à se développer également dans le cas du cuivre.

Le procédé R.S.C. ou 4R (fig. 6) est analogue au précédent; il permet d’obtenir une ébauche de section rectangulaire (par exemple 400 mm de largeur, 20 mm d’épaisseur) qui passe immédiatement dans une série de laminoirs permettant de réaliser directement des bandes de 1 à 4 mm d’épaisseur. La chaîne de fabrication peut se compléter par une poinçonneuse découpant des disques qui passent dans une presse à filer par choc produisant des boîtes de conserve. On passe donc directement et de façon continue du métal liquide au produit fini.

Dans le procédé 3C (Pechiney-Coquillard), le métal liquide est introduit horizontalement par une busette spéciale entre les cylindres d’un laminoir, sous lesquels il est solidifié et écrasé (fig. 7). On obtient ainsi une bande de 4 à 8 mm d’épaisseur et d’une largeur pouvant atteindre 1 500 mm, enroulée en bobines, dont le poids unitaire peut s’élever à plusieurs tonnes.

Le procédé Hunter Engineering est une variante du procédé 3C: le métal liquide est injecté du bas vers le haut entre deux cylindres de laminoir dont les axes sont disposés parallèlement dans un plan horizontal.

Dans le procédé Hunter-Douglas, le métal liquide est injecté entre deux chaînes sans fin à maillons articulés du type chenille; dans le procédé Hazelett, les deux chaînes sont remplacées par deux rubans sans fin en acier.

Les cinq derniers procédés cités prennent des développements de plus en plus importants dans le cas de l’aluminium et sont utilisés également pour le plomb et le zinc. Leur application aux autres métaux non ferreux, le cuivre notamment, se heurte à des difficultés dues principalement à la température élevée de solidification de ces métaux.

5. Le laminage des produits plats

Les produits coulés sont amenés à des formes géométriques plus utilisables, dites demi-produits ou produits semi-ouvrés (tôle, bandes, barres, tubes, etc.), par des opérations de déformation appelées transformation, dont les principales sont: le forgeage, le matriçage, le filage ou extrusion, suivi ou non d’étirage et de tréfilage, le laminage en produits plats ou ronds. Dans le cas des métaux non ferreux, le laminage en produits plats met en jeu les matériels les plus importants et traite la majeure partie des tonnages produits.

Principes généraux du laminage

Le cas le plus simple de laminoir à tôle est celui schématisé figure 8. Il comprend deux cylindres, d’où sa dénomination de laminoir duo. La plaque de métal ayant une épaisseur e ¹ (fig. 9) est introduite entre deux cylindres massifs séparés par un espace libre e ² et tournant en sens inverse. Elle s’y trouve donc comprimée et prend une épaisseur voisine de e ² en même temps qu’elle s’allonge dans la proportion de e ¹/e ². Un tel passage entre cylindres constitue une passe de laminage provoquant une réduction d’épaisseur ou de section exprimée par e ¹/e ² ou [(e ¹ 漣 e ²)/e ¹] 憐 100. Lorsque la plaque est entièrement passée entre les deux cylindres, l’espace entre les cylindres est réduit à la valeur e ³ (inférieure à e ²); on procède alors à une deuxième passe amenant le métal de l’épaisseur e ² à l’épaisseur e ³ et ainsi de suite. La réaction du métal en cours de déformation engendre des forces tendant à écarter les cylindres, forces qui sont absorbées par les bâtis massifs (colonnes ou cages de laminoir) supportant les cylindres. La résultante de ces forces, improprement dénommée pression de laminage, peut être exprimée par la formule P = k l R e , dans laquelle k est la résistance à la déformation du métal par unité de section dans son état à l’entrée du laminoir; l la largeur du produit; R le rayon du cylindre et e la réduction d’épaisseur (e ¹ 漣 e ², ou e ² 漣 e ³). Cette formule montre que l’effort de laminage est d’autant plus élevé que la réduction d’épaisseur et le rayon des cylindres sont plus importants. Elle montre que pour une réduction d’épaisseur donnée il y a intérêt à utiliser des cylindres de faible rayon. Cependant dans le cas d’un laminoir duo où les cylindres ne sont tenus qu’à leurs extrémités, on ne peut utiliser des cylindres de trop faible diamètre, car ils ont alors tendance à fléchir (phénomène qui conduit à des produits laminés ayant une épaisseur plus forte au milieu qu’au bord, et que l’on peut contrebalancer en partie en bombant très légèrement les cylindres en forme de tonneau); ils peuvent même se rompre. Cet inconvénient disparaît dans le cas des laminoirs multicylindres (fig. 10) où les cylindres de travail de faible diamètre sont soutenus sur toute la longueur de leurs génératrices par des cylindres d’appui. Le matériel le plus généralisé est le laminoir quarto; le plus évolué est le laminoir du type Sendzimir, dont le rayon des cylindres de travail peut descendre à 10 mm. Pour des raisons purement géométriques ou liées au coefficient de frottement entre tôle et cylindre, il y a refus d’engagement (il n’est donc pas possible de faire pénétrer la tôle entre les cylindres) si le rayon du cylindre de travail est inférieur à une valeur directement proportionnelle à e ¹ et (e ¹ 漣 e ²)/e ¹. D’où l’intérêt, pour la majeure partie des fabrications, des laminoirs quarto où les cylindres de travail ont un rayon de 100 à 500 mm en général, ce qui permet de couvrir une large gamme d’épaisseurs, tandis que le laminoir Sendzimir n’admet à l’entrée que des épaisseurs maximales de tôle de l’ordre de 0,5 mm si ses cylindres de travail ont un rayon de l’ordre de 10 mm.

Le laminage à chaud

La formule donnant la pression de laminage montre que celle-ci est d’autant plus faible que le coefficient k de résistance du métal à la déformation est plus petit. Pour tous les métaux, la valeur de k diminue considérablement lorsqu’ils sont portés à température élevée. Il y a donc tout intérêt, pour des raisons techniques et économiques, à opérer le laminage à température élevée, afin de pouvoir réduire, en un faible nombre de passes, l’épaisseur des plaques coulées.

C’est l’opération dite ébauchage ou dégrossissage à chaud pratiquée couramment pour tous les métaux et alliages, sauf quelques-uns très particuliers comme le tantale et le niobium. Les plaques coulées passent dans des fours dits de réchauffage, puis sont amenées sous le laminoir où elles subissent des réductions d’épaisseur successives en une seule chaude ou en plusieurs chaudes (si la chute de température au cours du laminage est trop importante, on est conduit à réchauffer le produit à un certain stade de son dégrossissage avant de le ramener sous le laminoir). Le dégrossissage à chaud s’effectue au moyen de laminoirs duo (à cylindres en fonte, en général), mais de plus en plus à l’aide de laminoirs quarto, plus puissants, à cylindres de travail en acier traité. Les laminoirs modernes conduits par des moteurs à courant continu sont réversibles: lorsqu’une passe a été effectuée, le sens de rotation des cylindres est inversé et dans la passe suivante le produit chemine en sens inverse. Les cylindres sont arrosés, le plus souvent par de l’eau additionnée d’huiles solubles, à la fois pour éviter qu’ils ne s’échauffent trop et pour assurer une certaine lubrification entre cylindre et produit, afin d’obtenir des états de surface convenables.

Au fur et à mesure que le laminage progresse, le produit s’allonge. Si l’on part d’une plaque de 500 mm d’épaisseur et de 2 m de longueur, l’ébauche aura une longueur de 200 m lorsqu’elle sera amenée à l’épaisseur de 5 mm. On conçoit qu’il soit très difficile de maintenir une pareille longueur bien en ligne avec le laminoir. On peut évidemment, à certains stades, découper l’ébauche en plusieurs longueurs plus facilement manipulables. Mais cela va à l’encontre d’une loi majeure de productivité qui veut que plus les masses unitaires traitées sont importantes meilleur est le rendement. Des solutions évitant ce cisaillage ont donc été mises au point; les deux principales sont le laminoir à chaud à bandes (laminoir Steckel) et les trains tandem de trois à huit cages (fig. 10). Dans le premier cas, à l’avant et à l’arrière du laminoir sont placés des enrouleurs-dérouleurs, eux-mêmes placés éventuellement dans des fours pour maintenir le métal à la température convenable. Dans le deuxième cas, après un certain nombre de passages sous le quarto réversible, l’ébauche est envoyée dans une série de laminoirs quarto en ligne avec le premier. L’ébauche passe successivement à travers ces laminoirs et, en bout de ligne, encore chaude, est enroulée sous forme de bobines d’une seule longueur. De telles installations sont très complexes; il faut en particulier synchroniser rigoureusement la marche de ces laminoirs travaillant dans des conditions très différentes de vitesse et d’épaisseur; mais leur débit est considérable. La séquence de laminage est codifiée de façon précise et se reproduit d’une plaque à la suivante; par conséquent, dans toutes les installations modernes, les mouvements sont entièrement automatisés et pilotés par ordinateur. La largeur des ébauches que permettent d’obtenir les installations de dégrossissage à chaud varie de 500 mm à 4 m dans les installations les plus puissantes, où le diamètre des cylindres d’appui peut atteindre 2,5 m. La vitesse de sortie d’un train tandem peut atteindre 400 m/min dans le cas du laminage de l’aluminium.

Deux cas particuliers de laminage à chaud sont à signaler: le placage à chaud et la production de tôles à circuits intégrés. Il est intéressant, pour certaines applications, de pouvoir disposer de tôles d’un métal revêtu d’un autre métal sur une face ou sur les deux (par exemple, cupro-nickel revêtu de nickel, ou alliage d’aluminium revêtu d’aluminium pur). On réalise ce placage en plaçant sur la plaque coulée, avant le laminage, une tôle plus ou moins épaisse du métal de placage. Au passage sous les cylindres du laminoir, les effets combinés de la température et de la pression assurent une bonne liaison métallurgique des deux métaux.

L’exemple le plus connu de production de tôles à circuits intégrés est celui du compartiment froid des réfrigérateurs. Sur une tôle, on imprime par sérigraphie, avec une encre spéciale et à l’échelle voulue, le dessin du circuit à réaliser; on place sur celle-ci une tôle normale. On lamine l’ensemble à chaud, d’où un placage métallurgique des deux tôles sauf dans les zones encrées qui sont ensuite gonflées par injection d’air ou d’eau sous pression et prennent la forme de tubes ronds ou plats.

Comme son nom l’indique, le dégrossissage à chaud ne permet généralement pas d’obtenir des demi-produits de haute qualité: les aspects de surface ne sont pas très bons; on ne peut obtenir ni des épaisseurs très précises ni des épaisseurs faibles.

Pour ces raisons, et également pour des raisons liées à la qualité métallurgique propre, le laminage à chaud est arrêté vers des épaisseurs de 3 à 10 mm, et on termine la transformation par des opérations plus fines de laminage de finition qui sont pratiquées parfois «à tiède» (c’est-à-dire à température moyenne: 200 à 500 ⁰C suivant les cas) lorsqu’il s’agit d’alliages très durs, ou le plus souvent à froid (c’est-à-dire à la température ordinaire).

Laminage à froid

Le laminage à froid s’effectue sur les mêmes modèles de laminoirs (duo ou quarto) qu’à chaud, mais avec des réglages plus soignés, et sur des laminoirs multicylindres ou Sendzimir (tous ces laminoirs sont du type réversible dans les installations modernes). Il se pratique soit en tôle à tôle (l’ébauche laminée à chaud est découpée en longueurs de 0,5 m à 2 m par exemple, laminées une à une), soit, dans les installations de grande production, en bandes, c’est-à-dire en reprenant, sans la couper, l’ébauche droite de grande longueur ou la bobine provenant du laminage à chaud. Deux bobineuses sont placées de part et d’autre du laminoir (fig. 11). Actionnées par des moteurs, elles permettent d’imposer à la bande une traction et une contre-traction, effet qui prend une grande importance pour le laminage correct à faible épaisseur. La vitesse de laminage est également un facteur très important: plus elle est élevée, plus il est facile d’obtenir des épaisseurs faibles. Il est nécessaire d’arroser abondamment les cylindres, avec des huiles légères en général, afin d’absorber les calories dégagées par la déformation, et de lubrifier entre les cylindres et la tôle.

Des installations de grand débit sont constituées de trains tandem à deux ou trois cages. En un seul passage on obtient une réduction d’épaisseur équivalente à celle nécessitant deux ou trois passages dans un quarto simple. Au cours du laminage à froid, le métal devient de plus en plus dur au fur et à mesure que son épaisseur diminue. C’est le phénomène d’écrouissage. Il est donc parfois nécessaire d’interrompre le laminage et de soumettre le métal à un traitement thermique d’adoucissement, dit recuit intermédiaire, dont les conditions (temps, température, atmosphère) sont propres à chaque type de métal ou d’alliage. Après quoi le laminage à froid est repris jusqu’à l’épaisseur finale désirée où jusqu’à ce qu’il soit nécessaire de procéder à un nouveau recuit intermédiaire. Dans le cas de l’aluminium, la vitesse de sortie des bandes du laminoir à froid peut dépasser 1 000 m/min et le poids des bobines traitées est de 5 à 10 t, en largeur de 1 000 à 2 000 mm. Des vitesses encore plus grandes sont pratiquées sur des laminoirs quarto spéciaux qui produisent le «papier d’aluminium» d’une épaisseur de 5 à 30 猪m.

Parachèvement

Avant d’être livrés à la clientèle, les produits laminés subissent diverses opérations: cisaillage des rives, qui sont toujours irrégulières; planage, en général en planeuse à rouleaux (fig. 12); dégraissage-décapage; déroulage, planage, cisaillage à longueur, si le laminage a eu lieu en bandes; enfin des traitements thermiques divers (recuits, mise en solution et trempe-revenu, etc.) qui permettent au métal ou à l’alliage d’acquérir les caractéristiques mécaniques voulues.

6. Le laminage en cannelures

Le laminage en cannelures est un cas particulier de laminage dont le but essentiel est de produire, dans de bonnes conditions économiques, des fils de 8 à 20 mm de diamètre, dits fils machine, qui serviront à alimenter des ateliers de tréfilage produisant des fils de plus faible diamètre. C’est la technique encore la plus utilisée dans le cas du cuivre et de ses alliages. Elle le fut également pour l’aluminium, mais le système Properzi l’a pratiquement supplantée. Le produit coulé de départ est une barre de section carrée (en général 100 憐 100 mm) et de 1 à 2 m de longueur, coulée en lingotière fixe dans le cas du cuivre (elle est alors dénommée wire-bar ) ou en semi-continu dans le cas de l’aluminium.

Après réchauffage à la température voulue, cette barre est introduite dans des laminoirs spéciaux, dits trains à fil, qui sont en général des trios. Les cylindres ne sont pas lisses mais comportent des gorges ou cannelures placées en vis-à-vis (fig. 13). La barre entre par la cannelure 1, puis revient par la cannelure 2, et ainsi de suite. La section diminue donc progressivement tandis que la longueur augmente jusqu’à une dernière cannelure ayant la forme (en général ronde) du produit final désiré. La forme géométrique et les dimensions des cannelures successives doivent être étudiées avec soin, et les séries sont différentes suivant la nature du métal ou de l’alliage à laminer. À la sortie de la dernière cannelure, le fil machine est enroulé en bobines qui passent à l’atelier de tréfilage.

Encyclopédie Universelle. 2012.