Leçon 3.4DéformerChapitre 3 · Formage massif

Tréfilage

Tirer une tige à travers des filières de plus en plus petites

Le tréfilage tire une tige de métal à travers une série de trous de plus en plus petits jusqu'à en faire du fil. Les câbles électriques, les trombones, les ressorts, les clôtures et les câbles d'acier à l'intérieur des pneus de voiture commencent tous ainsi. C'est aussi la première étape de fabrication d'une vis : le fil que vous voyez ici alimente les machines des deux leçons suivantes.

Photo : European Coal and Steel Community, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Tréfilage : une filière de près, puis une machine à plusieurs filièresEn haut : ce qui se passe dans une filière (étapes 1 à 4). En bas : une tréfileuse qui répète cela de nombreuses fois (étapes 5 et 6). Les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous.

Comment ça marche

Préparer la tige. La matière de départ est du fil machine laminé à chaud, généralement d'environ 5,5–8 mm d'épaisseur, livré en bobines. Il est débarrassé de sa calamine, et son extrémité est effilée (amincie) pour pouvoir être enfilée dans la filière.
Lubrifier. La tige passe dans une boîte de poudre de savon ou un bain d'huile. Le lubrifiant réduit le frottement et la chaleur dans la filière.
Comprimer dans la filière. La filière est une pastille très dure (carbure de tungstène, ou diamant pour le fil fin) avec un trou conique. Le cône comprime le métal, et une courte partie droite appelée portée fixe le diamètre final.
Tirer avec un cabestan. Un cabestan (un tambour motorisé) tire le fil à travers la filière. C'est le tirage, et non la poussée, qui fonctionne : le fil sort plus mince, plus long et plus rapide qu'il n'est entré.
Recommencer à travers de nombreuses filières. Une filière ne peut réduire la section que d'environ 15–30 %, sinon le fil casserait sous la traction. Une tréfileuse enchaîne donc de nombreuses filières et cabestans, chaque filière un peu plus petite que la précédente.
Recuire et bobiner. Le tréfilage rend le métal plus dur et plus rigide (écrouissage). Le fil de cuivre est généralement recuit (chauffé pour l'adoucir à nouveau), puis enroulé sur des bobines ; le fil d'acier pour vis est mis en couronne pour l'étape suivante.

Chiffres clés

Matériaux: Cuivre, aluminium, aciers à bas et à haut carbone, acier inoxydable, tungstène, or et autres métaux précieux
Pièces typiques: Fil électrique, fil pour vis et clous, fil à ressort, clôtures, câbles de pneus, fil de soudage, cordes de guitare
Taille de pièce: D'environ 25 mm de fil machine ou de barre à des fils plus fins qu'un cheveu (environ 0,01 mm)
Précision: Diamètre généralement à environ ±0,01–0,05 mm ; fils très fins bien plus serré
État de surface: Lisse et brillant ; brillant sur le cuivre, souvent couvert de lubrifiant résiduel sur l'acier
Taille de série adaptée: Très grande série ; les lignes tournent des heures sur une seule bobine d'une tonne ou plus
Coût d'outillage et de machine: Filières : de dizaines à centaines de dollars pièce (plus pour les filières en diamant). Machines à plusieurs filières : des centaines de milliers de dollars ou plus
Vitesse: Le fil d'acier quitte souvent la dernière filière à plusieurs mètres par seconde ; le fil de cuivre fin à des dizaines de mètres par seconde

Atouts et limites

Atouts

Fil très précis, rond et lisse à faible coût au kilogramme
Le tréfilage à froid rend le métal bien plus résistant (utile pour les ressorts et les câbles de pneus)
Rapide, continu et très automatisé
Filières peu chères et durables, faciles à changer pour une autre taille

Limites

Seulement des produits longs et minces à section constante
Chaque filière n'enlève que peu : de nombreuses passes sont nécessaires
Le métal durcit et doit souvent être recuit entre les étapes
La saleté, un mauvais graissage ou un défaut dans le fil machine peuvent casser le fil

Où on l'utilise

ÉlectriqueConducteurs en cuivre et en aluminium pour câbles, bobinages de moteurs, lignes électriques
VisserieFil d'acier pour vis, boulons, rivets et clous
AutomobileCâbles de pneus, ressorts, armatures de sièges, câbles de frein et d'embrayage
ConstructionFil de précontrainte pour le béton, clôtures, grillages, fil de ligature
Biens de consommationTrombones, cintres, cordes de guitare et de piano, chaînes de bijoux

Comment le reconnaître

Un fil parfaitement rond et lisse, au diamètre constant sur toute sa longueur.
De fines lignes droites le long du fil, visibles à la loupe, laissées par la filière.
Un film légèrement terne ou gras sur le fil d'acier, venant du lubrifiant de tréfilage.
Un métal brillant et élastique : le fil tréfilé se redresse davantage qu'un fil mou recuit.

À comparer avec

Extrusion3.3l'extrusion pousse le métal dans une filière : elle peut donc faire des formes épaisses et complexes ; le tréfilage tire et convient aux sections minces et simples.Laminage3.2le laminage fait le fil machine dont part le tréfilage ; le tréfilage donne ensuite le diamètre final précis.Frappe à froid3.5la prochaine étape de l'histoire de la vis : le fil tréfilé est coupé et sa tête est formée.

À regarder

Mecholic - For Mechanical Engineering · Tout le procédé, expliqué étape par étape

Fundamentals of manufacturing processes · La forme de la filière et de combien chaque passe peut réduire

International Wire Group · Une vraie usine de fil : tréfilage, recuit et bobinage

Bekaert · Tréfilage industriel de fil d'acier

Voir de vraies photos

Wikipédia : Wire drawing — principe, filières, lubrification et machines à plusieurs filières, avec des photos
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Le tréfilage tire une tige à travers des filières coniques ; chaque filière la rend un peu plus mince et plus longue.
De nombreuses filières à la suite transforment une grosse tige en fil fin, avec un recuit pour l'adoucir au besoin.
Le fil d'acier tréfilé est la matière première des vis, sujet des deux prochaines leçons.