Le savon de tréfilage est un lubrifiant sec à base de savons métalliques qui forme un film lubrifiant entre la filière et le métal en tréfilage de fil et étirage de profilés. Ce n'est pas un savon de nettoyage soluble dans l'eau, mais un consommable qui s'accroche à la couche de phosphate et forme un film sous la pression et la chaleur.
Le savon de tréfilage est un lubrifiant de tréfilage sec qui réduit le frottement du métal passant dans une filière, en tréfilage de fil, étirage de tubes et de profilés et en formage à froid. Le mot « savon » peut induire en erreur : il ne s'agit pas d'un savon de nettoyage qui mousse dans la main et se dissout dans l'eau. Chimiquement, c'est un lubrifiant à base de savons métalliques, et son rôle n'est pas de laver mais de former un film lubrifiant continu entre la filière et la surface du métal.
Si ce film est assez épais, assez continu et assez résistant sous la pression et la température régnant dans la filière, le métal ne touche jamais directement la filière et le frottement comme l'usure sont réduits au minimum. Dès que le film se déchire, usure des filières, rayures de surface, collage et casses de fil commencent. Le savon de tréfilage est donc l'un des consommables d'apparence la plus modeste sur la ligne et, en même temps, l'un des déterminants les plus directs de la durée de vie des filières et de la qualité de surface.
Cet article explique ce qu'est le savon de tréfilage, à quoi il correspond chimiquement, comment il lubrifie en tréfilage à sec, quels types existent et pourquoi il fonctionne sur une couche de phosphate plutôt que seul. La gamme de savons de tréfilage Kimkal de Kimfosan sert de référence au comportement décrit ici.
Tréfiler un fil à un diamètre inférieur, c'est forcer le métal à travers l'entrée conique d'une filière. Pendant ce passage, une pression de contact très élevée s'établit entre la surface du fil et la filière, accompagnée de la chaleur produite par le frottement. Sans lubrification, les deux surfaces se soudent l'une à l'autre : le métal colle à la filière (collage), la surface du fil se raye et la filière s'use rapidement. La fonction du savon de tréfilage est d'empêcher ce contact.
Concrètement, le savon de tréfilage protège quatre choses à la fois :
Notre article plus général sur l'effet de la lubrification sur le frottement et la chaleur, frottement en formage à froid, explique en termes physiques ce que fait réellement le savon sur la ligne.
Les savons de tréfilage sont des lubrifiants en poudre ou en granulés fondamentalement à base de savons métalliques. Le terme « savon métallique » désigne le sel formé par un acide gras (stéarique, oléique, etc.) avec un métal comme le sodium ou le calcium ; le stéarate de sodium et le stéarate de calcium sont les composants de base les plus courants. Des charges, des additifs de glissement et des régulateurs d'écoulement sont ajoutés à la formulation pour ajuster les performances de lubrification et le comportement à l'écoulement.
Point commun de ces composants : ils restent solides (en poudre) à température ambiante, mais se ramollissent sous la pression et la chaleur pour donner un film plastique et adhérent. Autrement dit, le savon de tréfilage est un matériau conçu pour devenir lubrifiant précisément dans les conditions de la zone de tréfilage. Le type de savon de base (sodium ou calcium) et son point de ramollissement sont les principales variables qui déterminent à quelle vitesse de ligne et à quelle opération un savon donné convient.
En tréfilage, la lubrification peut se faire de deux façons. En tréfilage humide, le fil circule dans un lubrifiant liquide. En tréfilage à sec, le fil traverse une boîte à savon juste avant la filière et charge sur sa surface du savon de tréfilage en poudre ou en granulés. La gamme Kimkal de Kimfosan est destinée au tréfilage à sec, et le mécanisme décrit ici est celui du tréfilage à sec.
Le point critique est le suivant : la poudre libre qui adhère au fil dans la boîte à savon n'est pas encore un lubrifiant. Quand le fil atteint le cône d'entrée convergent de la filière, cette poudre est comprimée, se ramollit sous l'effet de la chaleur de frottement et devient un film continu adhérant à la surface. Autrement dit, le film lubrifiant se forme à l'entrée de la filière, pas dans la boîte à savon. La formation de ce film, les raisons de sa rupture à grande vitesse et la discipline à tenir à la boîte à savon sont traitées dans stabilité du film de savon sec.
Les savons utilisés en tréfilage à sec se répartissent en deux familles selon la relation qu'ils établissent avec la couche de phosphate :
| Propriété | Savon réactif | Savon neutre |
|---|---|---|
| Savon de base | Principalement sodium | Principalement calcium |
| Relation avec le phosphate | Réagit, forme du savon de zinc | Ne réagit pas, laisse un film physique |
| Tenue du film | Plus stable sous forte pression/température | Dépend de l'épaisseur et de la structure des particules |
| Nettoyabilité | Plus difficile (résidu lié à la surface) | Plus facile (éliminé par lavage alcalin) |
| Usage type | Tréfilage sévère, lignes multi-filières | Passes légères, fil fin, surface propre exigée ensuite |
La famille qui convient à une ligne dépend de la vitesse de tréfilage, de la réduction par filière, du diamètre du fil et de l'opération que subira le fil après tréfilage (soudage, traitement thermique, revêtement). Nous détaillons ce choix avec une liste de contrôle dans choix du savon de tréfilage.
Seul, sur une surface d'acier nu, le savon de tréfilage ne donne pas les performances attendues. Une surface nue n'offre aucun réservoir pour retenir le savon ; sous la pression régnant dans la filière, le film s'amincit et se déchire. C'est précisément pour cela que la surface est phosphatée avant tréfilage.
La phosphatation au zinc crée à la surface du métal une couche support poreuse et cristalline. Par sa structure spongieuse, cette couche retient le savon et, sous la pression dans la filière, le restitue à la surface depuis ses pores pour maintenir la continuité du film. La couche de phosphate et le savon ne travaillent pas indépendamment mais en couple : la couche est la surface qui porte le savon, le savon est le film qui la rend glissante. La formation d'une couche de conversion et la raison de sa porosité sont expliquées dans qu'est-ce que la phosphatation.
La couche de phosphate est la surface à laquelle le savon s'accroche ; le savon de tréfilage est le film qui rend cette surface glissante. Choisir l'un indépendamment de l'autre est la source la plus courante de problèmes de tréfilage.
Conséquence pratique de cette dépendance : avant de changer de savon en réponse à des plaintes sur la durée de vie des filières ou la surface, vérifiez que le poids de couche de phosphate et l'équilibre du bain sont corrects. Un bon savon ne sauvera pas une couche support médiocre.
Les savons de tréfilage sont généralement livrés en poudre ou en granulés. La forme physique influe sur l'écoulement du savon dans la boîte, sur l'uniformité de son transfert à la surface du fil et sur la formation du film. Les formulations en poudre fine tournent de façon plus régulière et plus propre sur le fil fin, tandis que les formulations plus grossières, à plus forte capacité de charge du film, sont préférées sur les lignes lourdes multi-filières aux diamètres plus importants.
Quelle que soit leur forme, tous les savons de tréfilage sont hygroscopiques — ils absorbent l'humidité de l'air. Un savon qui a pris l'humidité s'agglomère, perd sa fluidité et se transfère irrégulièrement sur le fil, ce qui rompt la continuité du film. Les performances se jouent donc en grande partie dans les conditions de stockage, avant même l'ouverture de l'emballage : emballage fermé, ambiance sèche et fraîche, et stockage à l'écart des sources de chaleur et de vapeur.
Il n'existe pas de « meilleur savon de tréfilage » unique ; le bon savon dépend des conditions de la ligne. Les principales données qui guident le choix :
Une fois ces points clarifiés, le choix entre réactif et neutre et la bonne formulation s'imposent presque d'eux-mêmes sur la plupart des lignes. Pourquoi la consommation de savon n'est pas à elle seule un indicateur de qualité, et comment la réduire correctement : voir réduire la consommation de savon.
Le savon de tréfilage est un consommable à base de savons métalliques qui forme un film lubrifiant entre la filière et le métal en tréfilage à sec. Il ne partage avec le savon de nettoyage que le nom de sa famille chimique ; sa fonction et sa conception sont entièrement différentes. Il existe en deux grandes familles, réactive et neutre, et le bon choix dépend de la vitesse de ligne, de la réduction, du diamètre du fil et de l'opération après tréfilage. Surtout, le savon de tréfilage ne travaille pas seul : il fonctionne en couple avec la couche de phosphate qui le retient. La mise en place de ce couple lorsqu'il y a aussi un contact sur la surface intérieure, comme en étirage de tubes, est traitée dans lubrification en étirage de tubes.
Si vous souhaitez évaluer ensemble le caractère de savon et le poids de couche adaptés à votre matériau, à votre gamme de réduction et à votre vitesse de ligne, contactez notre équipe technique. Les documents techniques et les fiches produits sont communiqués sur demande via notre centre de documentation. Fabricant de produits de phosphatation et de savons de tréfilage depuis 1982 et leader turc de la fabrication de savons de tréfilage, Kimfosan apporte depuis son usine de Kartepe / Kocaeli un support procédé adapté aux conditions du terrain.
Le savon de tréfilage est un lubrifiant de tréfilage sec à base de savons métalliques, qui forme un film lubrifiant entre la filière et la surface du métal en tréfilage de fil, étirage de tubes et de profilés et en formage à froid. Il s'applique en poudre ou en granulés. Ce n'est pas un savon de nettoyage soluble dans l'eau ; il se ramollit sous la pression et la chaleur pour donner un film adhérent à la surface.
Il empêche le métal de toucher directement la filière pendant le tréfilage. Il ralentit ainsi l'usure des filières, protège la surface du fil des rayures et frottements, maîtrise la chaleur de frottement pour réduire les casses et diminue l'effort nécessaire au tréfilage. En bref, il détermine directement la durée de vie des filières et la qualité de surface.
Le savon réactif, principalement à base de sodium, réagit avec le zinc de la couche de phosphate pour former en surface un film de savon de zinc lié chimiquement ; il résiste mieux en tréfilage sévère. Le savon neutre, principalement à base de calcium, ne réagit pas et laisse un film physique ; il s'élimine plus facilement après tréfilage. Le bon choix dépend de la vitesse de ligne, de la réduction et de l'opération après tréfilage.
La couche de phosphate de zinc agit comme une couche support qui retient le savon dans sa structure poreuse et cristalline. Sans cette couche, le savon ne peut pas être entraîné dans la filière et ne tient pas sous la pression ; le film s'amincit dès la première filière et conduit au contact métal-métal. C'est pourquoi le savon fonctionne sur une surface phosphatée correctement préparée.
Les deux sont utilisés ; le choix dépend du diamètre du fil et des conditions de ligne. Les formulations en poudre fine tournent de façon plus régulière et plus propre sur le fil fin ; les formulations plus grossières, à forte capacité de charge du film, sont préférées sur les lignes lourdes multi-filières aux diamètres plus importants. Les deux formes absorbent l'humidité et doivent être stockées au sec, en emballage fermé.
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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