Tréfilage de l’aluminium
L’industrie du tréfilage requiert de plus en plus une production plus efficace, plus rapide, plus fiable et sans défauts, afin de répondre aux exigences du contexte économique actuel.
Dans cette industrie, les conducteurs en aluminium représentent, sur le plan du coût et du poids, un pourcentage sans cesse croissant de la production totale. De fait, la production de conducteurs aériens en aluminium a augmenté de plus de 300 % au cours des dix dernières années. Toutefois, en ce qui concerne le processus de fabrication et, plus spécifiquement, la façon dont les tréfilés en aluminium ou en alliage sont produits, les méthodes utilisées sont restées en grande partie inchangées et n’ont pas profité de l’augmentation des performances ni de l’évolution de la technologie des lubrifiants de tréfilage.
Cet article propose dès lors de s’interroger sur la manière dont une usine de tréfilés d’aluminium peut augmenter sa production.
Actuellement, la majorité des tréfilés et des barres en aluminium sont fabriqués au moyen de procédés faisant appel à des huiles entières, autrement dit des lubrifiants de tréfilage non solubles. Il est permis d’affirmer que près de 90 % de l’aluminium et des alliages d’aluminium sont très probablement tréfilés au moyen d’huiles entières. Un rappel sur les huiles de tréfilage entières serait donc utile.
Huiles entières
Les huiles entières destinées à l’étirage des barres en aluminium peuvent présenter une viscosité de l’ordre de 100 à 500 centistokes (viscosité cinématique – Kv40c) mesurée au moyen de la méthode ASTM D445. La viscosité réelle peut dépendre du fournisseur de lubrifiant et de la formulation. Les huiles à faible viscosité sont généralement utilisées pour les tréfilés à section intermédiaire ou réduite. Il s’agit alors d’huiles de tréfilage présentant une viscosité cinématique (Kv40c) de 30 à 100 centistokes.
La plupart des formulations d’huile entière utilisées comme lubrifiant de tréfilage d’aluminium sont composées d’une seule huile de base ou d’une combinaison d’huiles de base à basse teneur en soufre et présentant une grande résistance à l’oxydation. Les huiles de base sont enrichies avec des additifs qui augmentent leurs performances sur le plan de la lubrification, de la résistance aux pressions extrêmes (PE) et des propriétés antioxydantes. Le choix des matières premières additives est effectué par le chimiste responsable du développement qui évalue et prend en considération des milliers d’additifs de performance.
La figure au-desses présente les propriétés typiques d’un lubrifiant d’étirage : lubrifier, refroidir, prévenir l’usure des filières et des cabestans, protéger le tréfilé, protéger la machine, fournir une bonne finition de la surface du tréfilé, contrôler le moussage, maintenir la propreté de la machine, réduire les coûts, et réduire la consommation d’énergie.
Les huiles entières de tréfilage d’aluminium utilisées pour la fabrication de barres et de fils sont conçues pour lubrifier et refroidir les pièces impliquées dans le tréfilage en lubrifiant l’interface tréfilé-filière et l’interface tréfilé-cabestan, et en évacuant et dissipant la chaleur du processus de tréfilage.
Voir figure 2 pour les propriétés d’un lubrifiant de tréfilage.
La figure au-desses présente les propriétés typiques d’un lubrifiant d’étirage : lubrifier, refroidir, prévenir l’usure des filières et des cabestans, protéger le tréfilé, protéger la machine, fournir une bonne finition de la surface du tréfilé, contrôler le moussage, maintenir la propreté de la machine, réduire les coûts, et réduire la consommation d’énergie.
Avec le temps, l’huile de tréfilage d’aluminium risque toutefois d’être contaminée par des oxydes d’aluminium et des particules fines générées par le processus de tréfilage. Il existe également un risque de contamination dû à l’humidité et à l’eau libre provenant d’une fuite ou d’une infiltration éventuelle dans l’huile de tréfilage. Les particules fines peuvent avoir un effet abrasif sur la surface de la filière ou du cabestan et réduire ainsi leur durée de vie. Elles peuvent aussi dégrader la finition de la surface du tréfilé et entraîner un coût. Il est possible également que les particules fines présentes dans l’huile de tréfilage réagissent avec le lubrifiant, provoquent la formation de savons d’aluminium et assombrissent la couleur de l’huile de tréfilage. En cas de contamination grave, l’huile de tréfilage peut présenter des propriétés thixotropiques.
La température de fonctionnement et le contrôle de la température du lubrifiant entier de tréfilage d’aluminium ont également une influence directe sur les performances de tréfilage, car toute formation excessive de savons d’aluminium risque de modifier la viscosité et, par conséquent, d’altérer les propriétés de lubrification et de refroidissement de l’huile de tréfilage.
La figure au-dessus présente une huile de tréfilage contaminée par des particules fines et des savonds d’aluminium
L’épaississement ou l’augmentation de la viscosité du lubrifiant sont dus à trois causes principales:
- Réaction des particules fines d’aluminium présentes dans le système avec le lubrifiant entraînant la formation de savons d’aluminium : cette réaction est catalysée par la température, autrement dit plus la température de l’huile de tréfilage est élevée, plus la vitesse de réaction augmente.
- Contamination par des particules d’aluminium finement dispersées : les particules de plus grande taille peuvent se déposer ou être éliminées facilement par filtration ; leur effet sur la viscosité du lubrifiant est donc négligeable. Les particules finement dispersées demeurent en suspension colloïdale et ont un effet presque thixotropique qui peut augmenter la viscosité et réduire la lubrification.
- Oxydation du lubrifiant : réaction du lubrifiant ou de certains de ses composants avec l’oxygène de l’air. La température peut également accélérer cette réaction, plus particulièrement lorsque les températures des conteneurs d’huile sont supérieures à 50 °C.
Effets de la contamination due à l’eau
Les effets de la présence d’eau dans l’huile de tréfilage peuvent être à la fois graves et coûteux. L’humidité libre peut entraîner de graves problèmes de lubrification de la filière de tréfilage et provoquer des marques ou des éraflures importantes sur le tréfilé.
La figure au-dessus montre un exemple de tréfilé éraflé en raison de la présence de gouttelettes d’eau dans l’huile de tréfilage au niveau de la filière.
