En étirage de tubes, la filière ne touche pas seulement la surface extérieure ; un mandrin ou une barre crée une seconde zone de contact à l'intérieur. C'est précisément là que le lubrifiant est le plus difficile à amener. Stratégie de lubrification et choix du savon selon la méthode d'étirage.
En tréfilage, il n'y a qu'une zone de contact : la filière et la surface extérieure du fil. En étirage de tubes, la plupart des méthodes en comptent deux — la filière à l'extérieur, un mandrin ou une barre à l'intérieur. Le centre de gravité du problème de lubrification est cette seconde zone, car la surface intérieure est l'endroit que le lubrifiant atteint le plus difficilement, et une fois l'étirage commencé, il n'y a plus aucun moyen d'y intervenir.
Cet article traite des différences entre méthodes d'étirage de tubes du point de vue de la lubrification, des raisons pour lesquelles la préparation de la surface intérieure compte autant que celle de l'extérieur, du choix du savon et des causes des défauts de surface intérieure les plus fréquents sur le terrain.
Le besoin de lubrification change fondamentalement selon qu'un outil travaille ou non sur la surface intérieure :
En règle générale, plus l'outil est en contact avec la surface intérieure, plus le besoin de lubrification est grand. En étirage à vide, la lubrification extérieure règle l'essentiel du problème, tandis qu'en étirage sur barre, la lubrification intérieure devient la principale contrainte de la ligne.
Le savon agit dans la mesure où il peut s'accrocher à la surface. Par sa structure poreuse, la couche de phosphate est le support qui retient le savon ; nous expliquons ce mécanisme dans qu'est-ce que la phosphatation. Sur un tube, ce support doit aussi exister sur la paroi intérieure.
En pratique, la vraie difficulté est la suivante : la solution du bain circule mal à l'intérieur du tube. Dans les tubes longs à petit diamètre intérieur remplis par une extrémité, une poche d'air peut subsister sur la surface intérieure, la solution ne se renouvelle pas et la couche sur la paroi intérieure est soit très mince, soit totalement absente. Vu de l'extérieur, le tube paraît correctement phosphaté ; le problème n'apparaît qu'à l'étirage.
Les savons de tréfilage secs appliqués sur une couche de phosphate se divisent globalement en savons réactifs et neutres. Les savons réactifs interagissent avec la couche de phosphate pour former un film plus adhérent ; les savons neutres adhèrent physiquement et se comportent différemment quant aux résidus qu'ils laissent. Cette distinction et les critères de choix sont traités dans choix du savon de tréfilage.
| Méthode | Contact intérieur | Besoin de lubrification | Critère clé |
|---|---|---|---|
| Étirage à vide | Aucun | Moyen — surtout surface extérieure | Continuité du film sur la surface extérieure |
| Mandrin fixe | Oui, zone étroite | Élevé | Continuité phosphate + savon sur la surface intérieure |
| Mandrin flottant | Oui, dynamique | Élevé | Stabilité du film à grande vitesse |
| Barre (tige-mandrin) | Oui, grande surface | Très élevé | Qualité de la couche intérieure et facilité d'extraction |
La colonne « critère clé » indique quelle propriété doit primer dans le choix du savon. L'étirage sur barre comporte une contrainte de plus : la barre doit être extraite du tube après l'étirage. Le lubrifiant doit donc former un film suffisamment résistant sans laisser un résidu si collant que l'extraction devienne impossible. Les deux exigences tirent en sens inverse, et le bon équilibre dépend du produit.
La maîtrise du frottement en étirage de tubes repose sur la même physique qu'en tréfilage : le film lubrifiant s'interpose entre le métal et l'outil et empêche le contact direct. Dès que le film se rompt, le frottement augmente, le frottement élève la température, et la hausse de température accélère la dégradation du film — le cycle s'auto-entretient. Nous décrivons ce mécanisme dans frottement en formage à froid.
Sur un tube, l'endroit le plus dangereux pour ce cycle est la surface intérieure, car la chaleur qui y est produite s'évacue difficilement et reste invisible. Une perte de film qui commence sur la surface intérieure n'apparaît généralement à l'opérateur qui regarde de l'extérieur que sous forme de défaut de surface, une fois le travail terminé.
En étirage de tubes, la surface extérieure vous montre le problème ; la surface intérieure ne vous le dit qu'une fois le travail terminé. C'est pourquoi la préparation de la surface intérieure est un paramètre à contrôler, pas un résultat à espérer.
| Symptôme | Cause probable | Premier contrôle |
|---|---|---|
| Rayures et collage sur la surface intérieure | Phosphate/savon insuffisant sur la surface intérieure | Circulation intérieure et poches d'air dans le bain |
| Hausse inattendue de l'effort d'étirage | Rupture du film, transfert de savon insuffisant | Type de savon et température d'application |
| Difficulté d'extraction de la barre | Résidu excessif ou film collant | Type de savon et poids de couche sur la surface intérieure |
| Traces de frottement brillantes sur la surface extérieure | Continuité du film rompue sur la surface extérieure | Niveau de remplissage de la boîte à savon et état de la filière |
| Surface différente entre l'extrémité et le milieu du tube | Déséquilibre de remplissage/vidange dans le bain | Angle d'immersion et temps de séjour |
| Rouille peu après l'étirage | Eau de rinçage ou acide restés à l'intérieur | Étapes de séchage et de neutralisation |
La dernière ligne est un risque propre à l'étirage de tubes : l'eau restée à l'intérieur est invisible et provoque au magasin une corrosion qui progresse de l'intérieur vers l'extérieur. Nous traitons le stockage séparément dans pourquoi le fil phosphaté rouille.
La lubrification en étirage de tubes consiste à gérer deux zones de contact à la fois. En étirage à vide, la charge porte surtout sur la surface extérieure, tandis que sur mandrin et surtout sur barre, la surface intérieure devient déterminante. Sans couche de phosphate saine sur la surface intérieure, même le bon savon ne fonctionne pas ; la circulation intérieure dans le bain, le rinçage et le séchage sont donc des paramètres aussi critiques que le choix du savon. En étirage sur barre, l'équilibre entre résistance du film et facilité d'extraction doit en outre être trouvé produit par produit.
Kimfosan fabrique des produits de phosphatation au zinc (KIMSOL) et des savons de tréfilage (Kimkal), et accompagne sur le terrain les lignes d'étirage de tubes pour la préparation de la surface intérieure et le choix du savon. Contactez notre équipe technique avec vos dimensions de tubes, votre méthode et vos taux de réduction. En production depuis 1982, Kimfosan propose depuis son usine de Kartepe / Kocaeli (Türkiye) un support technique adapté à vos conditions de procédé.
En tréfilage, il n'y a qu'une zone de contact : la filière et la surface extérieure. En étirage de tubes, lorsqu'un mandrin ou une barre est utilisé, une seconde zone de contact se forme sur la surface intérieure. Y amener le lubrifiant est difficile, aucune intervention n'est possible pendant l'étirage et la chaleur produite s'évacue mal. La préparation de la surface intérieure est donc le paramètre le plus critique.
La cause la plus fréquente est une circulation insuffisante de la solution du bain à l'intérieur du tube. Dans les tubes longs à petit diamètre intérieur, une poche d'air peut subsister, la solution ne se renouvelle pas et la couche sur la paroi intérieure reste mince ou ne se forme pas du tout. Il faut une immersion inclinée, un remplissage complet et, si nécessaire, une circulation intérieure ; le même problème se pose au rinçage et au séchage.
L'étirage sur barre doit satisfaire deux exigences à la fois : un film résistant et continu sur la surface intérieure, et la possibilité d'extraire la barre après l'étirage. Comme ces exigences tirent en sens inverse, le bon équilibre se détermine selon le produit, la dimension du tube et la réduction ; il serait faux de donner une recommandation de savon unique et universelle.
En étirage à vide, aucun outil ne touche la surface intérieure ; la charge de lubrification porte donc surtout sur l'extérieur. Il reste toutefois important de phosphater la surface intérieure et surtout de bien la rincer et la sécher ; un résidu acide ou de l'eau restés à l'intérieur provoquent pendant le stockage une corrosion qui progresse de l'intérieur vers l'extérieur.
La cause la plus fréquente est de l'eau ou un résidu acide restés à l'intérieur du tube après le rinçage et mal séchés. Ce résidu est invisible et amorce au magasin une corrosion qui progresse de l'intérieur vers l'extérieur. Les étapes de séchage et de neutralisation doivent être validées en fonction de la géométrie du tube.
Le savon réactif réagit avec la couche de phosphate pour former un savon de zinc ; le savon neutre laisse un film physique. Lequel convient à quelle ligne se décide selon la vitesse de tréfilage, le taux de réduction, le diamètre du fil et ce que le fil doit subir après tréfilage.
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