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"Maillon de chine"
La présente invention concerne un maillon pour chaînes d'ancres, etc..,, et son procédé de fabrication.
Un des buts de l'invention est la réalisation d'un maillon pouvant être fabriqué avec d'autres, de manière à constituer une chaîne, plus rapidement que le maillon ordinaire soudé.
Un autre but est la réalisation d'un maillon beaucoup plus solide et moins onéreux à fabriquer que le maillon ordinaire soudé. Un mode préféré de réalisation comporte un dispositif à étançon permettant d'obtenir un maillon étançonné établi de façon qu'il soit impossible que cet étançon se détache ou tombe.
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Dans la fabrication des chaînes, on doit tenir compte de plusieurs difficultés. On a eu l'habitude de faire les maillons en fer forgé pour la raison que l'on peut souder solidement cette matière pour former la boucle fermée de chaque maillon. Une chaîne établie en cette ma- tière - une limite de résistance définie. Bien qu'il existe plusieurs genres d'acier dont la résistance est de beaucoup supérieure à celle du fer forgé, on n'a p'as pu jusqu'ici les utiliser pour les chaînes par suite de l'impossibilité de souder convenablement ces aciers.
Dans la fabrication des barres pour maillons de chaîne, on a l'habitude de la- miner ces barres au diamètre voulu, ce procédé ayant pour résultat de donner au métal une texture ressemblant à la texture fibreuse en ce que la résistance à la traction sui- vant l'axe longitudinal de la barre est supérieure à la résistance à la traction mesurée transversalement aux fibres.
En conséquence, pour obtenir une résistance maxima, il est de grande importance que la traction soit effectuée, dans toute la mesure du possible, suivant l'axe de la barre. Pour fa- briquer un maillon ordinaire soudé, on roule une longueur convenable de barre de fer forgé en forme de boucle que l'on glisse sur le maillon précédent de la chaîne.On ferme alors la boucle ouverte en en soudant les extrémités l'une sur l'autre. On obtient ainsi une boucle fermée dans laquelle la texture fibreuse du métal suit la direction de la barre dans le maillon. Lorsque la chaîne est soumise à la traction, la plus grande partie de l'effort se fait dans la direction de l'axe de la barre.
En plus de l'effort longitudinal de trac- tion sur le maillon, il existe un effort de cisaillement près des extrémités par suite du contact intérieur des ex- trémités voisines des maillons successifs. Pour cette raison, un maillon bien fait, lorsqu'on pousse l'épreuve jusqu'à la
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rupture, se casse en ce point, c'est-à-dire près de la cour- bure de l'une ou de l'autre de ses extrémités, par suite de l'effort de cisaillement créé par le contact avec le maillon voisin qui s'ajoute à l'effort de traction exercé sur toute la chaîne .Si cet effort de cisaillement n'existait pas, la résistance théorique de la chaîne serait juste le double de la résistance à la traction de la barre dont elle est cons- tituée,
du fait que chaque maillon comporte deux éléments latéraux établis en cette barre se partageant l'effort total de tension sur la chaîne. En fait, la résistance à la rupture d'une chaîne en fer forgé bien faite est d'environ 85 à 90 % du double de la résistance de la barre.
Il y a lieu de plus, dans la fabrication des mail- lons de chaîne, de tenir compte de certains facteurs limita- tifs. Parmi ceux-ci, les dimensions spécifiées sont, dans la pratique, des points essentiels du fait que la plupart des chaînes, principalement les grosses, doivent pouvoir s'engager correctement dans une roue ordinaire à empreintes telles que celles des guindeaux de type courant montés sur le gaillard d'avant des navires pour lever les ancres. Le maillon type doit avoir une longueur égale à six fois le diamètre de la barre et une largeur extrême égale à environ 3,6 fois ce diamètre. Il doit être extérieurement de forme ovale et exempt de bosses ou autres protubérances.
Un maillon de chaîne suivant l'invention a une résistance beaucoup plus grande qu'un maillon en fer forgé de mêmes dimensions, correspond à la spécification courante au point de vue dimensions, et peut être fabriqué rapidement et économiquement. Pour la mise en oeuvre de l'invention, on donne au maillon la résistance né- cessaire en utilisant une barre en alliage d'acier laminé tel que, par exemple, un acier ou nickel ayant une résistance à la traction d'environ 70 kilos par m/m2 Grâce à un traite-
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ment thermique approprié, une barre de cet acier peut avoir une résistance d'environ 105 kilos par m/m2 tout en gardant une dureté suffisante pour servir à fabriquer des chaînes.
Les barres de cet acier sont, suivant l'invention, cintrées pour former des éléments en U que l'on assemble par paires pour constituer des maillons de chaine. La forme des joints constituée par les extrémités des éléments correspondants de chaque maillon est étudiée de façon que le point le plus faible du maillon ne se trouve pas à l'un ou à l'autre des deux joints, mais dans la courbe ainsi qu'il est normal.
La grande résistance des maillons suivant l'invention pro- vient en partie de ce que la barre est formée de manière que le grain ou fibre du métal s'étende en rond en suivant la forme du maillon. Par suite, il n'existe pas de tensions transversalement à la texture fibreuse, et l'on évite ainsi les maillons affaiblis par des vices internes de matière.
Ceci est important pour la raison, que , en fait, des pailles peuvent se produire à l'intérieur de l'acier au cours du laminage. Si ces pailles se montrent à la surface de la barre, on peut les découvrir facilement et rebuter la partie défec- tueuse de cette barre. Toutefois, ces pailles se produisent fréquemment à l'intérieur de la barre et ne peuvent pas être découvertes par les moyens d'examen courants. En règle géné- rale, ces pailles ne diminuent pas sensiblement la résistance longitudinale à la traction de la matière mais en diminuent grandement la résistance transversale. En conséquence, si les fibres de la barre se trouvent disposées dans le maillon de manière à en suivre la forme, la présence de pailles possible dans la barre ne présente pas, en général d'inconvénients.
Si toutefois la barre se trouve disposée dans le maillon de façon à ce qu'il existe des tensions perpendiculaires aux fibres, comme par exemple dans le cas où le maillon est ma-
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tricé dans une barre laminée de façon que la texture fibreuse des extrémités du maillon se trouve disposée transversalement à la longueur du maillon, la présence de pailles cachées di- minue très fortement la résistance du maillon et rend toute la chaîne susceptible de se rompre sous un effort bien infé- rieur à la résistance à la rupture escomptée.
Suivant l'invention, on peut établir un maillon en deux pièces en un alliage d'acier laminé à haute résistance tel que, par exemple l'acier au nickel, chaque pièce étant cintrée en U. On peut forger une de ces pièces de manière que ses extrémités forment dans l'ensemble un cône et soient pourvues d'une série de nervures ou colliers les entourant partiellement ou entièrement. Cette partie, que l'on peut appeler la partie mâle, subit, de préférence, un traitement thermique lui donnant une résistance à la traction d'environ 50 % supérieure à celle de la barre laminée refroidie à l'air.
Etant donné qu'il n'est pas nécessaire de réchauffer cette partie pour l'assembler à la seconde lorsque l'on fait le maillon, elle conserve sa résistance dans le maillon terminé.
L'autre partie, qui sera dénommée partie femelle, est établie en cintrant en U un tronçon de barre laminée que l'on forge en étampant un creux dans chaque extrémité, une partie du métal déplacé étant refoulée latéralement pour former deux oreilles venant en contact l'une contre l'autre et constituant l'étançon du maillon.
Les creux de cette partie femelle ont les dimensions et la forme voulues pour recevoir les extrémi- tés ooniques de la partie mâle.Pour terminer le maillon, on introduit ces extrémités coniques de la partie mâle dans les creux des extrémités de la partie femelle qui a été chauffée à la température voulue pour être forgée.On comprime alors les parois des creux de manière à en refouler la matière pour la mettre en contact intime avec les nervures des extrémités
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coniques, et on finit ainsi, entre chaque paire de parties en prise, un joint qui est de résistance égale à celle de la barre dont la partie femelle est constituée.
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite avec ré- férence au dessin annexé représentant schématiquement et à titre d'exemple une forme de réalisation de l'invention.
Sur ce dessin
La Fig. 1 est une vue en élévation de côté d'un tronçon de barre courbé en U.
La Fig. 2 est une vue en élévation latérale de la partie femelle du maillon.
La Fig. 3 est une vue en élévation latérale de la partie mâle du maillon.
La Fig. 4 est une autre vue analogue de cette partie.
La Fig. 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig. 1.
La Fig. 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la Fig. 2.
La Fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la Fig. 3.
La Fig. 8 est une élévation de la partie femelle de la Fig. 2 vue sous un angle différent.
La Fig. 9 est une vue en élévation de côté d'un maillon fini.
La Fig.10 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la Fig. 9.
Sur ce dessin, Il désigne un tronçon d'une barre cylindrique de métal laminé convenable, par exemple un acier au nickel, qui a été courbé en U. Il doit être bien entendu que l'invention ,n'est pas limitée à un métal particulier quelconque, mais s'applique- à toute matière susceptible
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d'être forgée et, de préférence, d'être soumise à un traitement thermique destiné à en augmenter sensiblement la résistance à la traction. Cette barre est de préférence, de section transversale circulaire, comme montré sur la
Fig. 5 . La partie femelle représentée sur la Fig. 2 peut être forgée au mouton dans des matrices appropriées ; ses extrémités sont creusées comme représenté en 12 les ex- trémités des cavités formant un cône pointu, comme représen- té en 13 .
Cette opération de forgeage laisse leur texture fibreuse aux parois 14 entourant les creux 12 dans le sens général de la forme du maillon, de sorte que les efforts de tension dans le maillon sont dans la direction de la texture fibreuse des parois 14 de même que dans le coude 15.Lorsque l'on forge les creux 12 ,une partie du métal de la barre est déplacée latéralement pour former des oreilles 16 qui se re- joignent par exemple en 17 afin de constituer l'étançon du maillon terminé. Par suite, cet étançon fait partie intégrante de la matière du maillon et ne peut pas se décoller ou tomber.
Comme expliqué plus haut, ces oreilles 16 servent également à renforcer la paroi 14 et ainsi à augmenter la résistance des joints assemblant les deux parties constituant le maillon.
La partie mâle du maillon représentée sur la Fig.3 est de même forgée dans un tronçon coudé 11 de la barre. Les extrémités 18 de cette partie sont de diamètre légèrement réduit et de forme sensiblement conique. De préférence, la longueur de chaque extrémité 18 est d'environ deux fois le diamètre de la barre de façon à permettre de ménager un nom- bre suffisant de nervures. Pour obtenir le maximum de résis- tance, il y a avantage à prévoir plusieurs nervures, la Fig.3 en représentant quatre, 20,21, 22, et 23 .Chacune de ces nervures est pourvue d'un épaulement 24 disposé dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'extrémité de la
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partie.
Ces épaulements doivent se mettre en prise avec la matière des parois 14 de la partie femelle afin de former les joints réunissant l'une à l'autre les parties du maillon.
De préférence, le côté de chaque nervure opposé à l'épaule- ment plat 24 est arrondi ou conique afin de faciliter l'écou lement du métal autour du collet entre les nervures lorsque l'on forge les extrémités 14 de la partie femelle autour de l'extrémité 18 de la partie mâle pour former le joint. Pour la même raison, ces collets sont de même coniques afin d'é- viter des plis affaiblissants dans les parois de l'extrémité
14 lorsqu'on procède au forgeage pour former le joint. Le bout 25 de chaque extrémité est de préférence conique (fig.3) l'angle au sommet du cône n'étant pas, de préférence, supé- rieur à 140 .
La plus petite nervure se trouve A la base du bout 25 , les nervures successives plus éloignées de ce bout augmentant progressivement en diamètre sauf que les nervures
23 et 24 sont représentées avec un diamètre sensiblement égal. En forgeant les extrémités mâles 18 , on ménage un collet convenable 26 de diamètre réduit entre chaque nervure
23 et le coude 27 de la partie. La section transversale de ce collet a, de préférence, une surface égale à 65 à 70 % de celle de la barre. Ces extrémités 18 sont , de plus, légè reme,nt aplaties (fig. 4 et 7) de sorte que les nervures 22 et 23 n'existent pas sur tout le pourtour de ces extrémités mais sont interrompues de chaque côté de la partie par des faces plates 29.
Dans le maillon représenté, le plus petit diamètre de l'extrémité conique 18 est, sur la plus grande partie de sa longueur, égal à environ 75 % de celui de la barre. Ceci laisse une bonne épaisseur minima aux parois 14 entourant ces extrémités. La partie mâle , après avoir reçu par forgeage la forme voulue, est de préférence, soumise à un traitement thermique afin de porter sa résistance à la
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traction au maximum possible en lui gardant une dureté convenable. En donnant aux maillons les proportions repré- sentées sur le dessin, la matière peut avoir sa résistance à la traction augmentée de 50 % sans diminution nuisible de sa dureté.
Lorsque l'on veut réunir les deux parties du maillon, on introduit la partie mâle dans le dernier maillon fini de la chafne, et la partie femelle est chauffée à une température convenant pour le forgeage. Cette partie femelle est enfoncée autour de la partie mâle froide et les parois 14 sont matricées afin de s'écouler entre les collets ou parties rentrantes de cette partie mâle entre les nervures successives de cette dernière. Cette opération de forgeage est effectuée dans une matrice convenable donnant au maillon sa forme définitive représentée sur la fige 9 . On voit sur cette figure que, dans ces joints, les points les plus faibles des deux parties sont situés au collet 26 de la partie mâle et au point 30 de la partie femelle ou la paroi 14 de cette partie entoure la nervure 20 .
Suivant l'invention, la surface de la section transversale de la partie femelle au point 30 est égale à environ 90 % de celle de la section transversale de la barre. Du fait que le métal chaud de la paroi 14 est mis par forgeage en contact intime avec le métal froid de la partie mâle, cette paroi 14 est refroidie avec une rapi- dité suffisante pour la tremper dans une certaine mesure.
Cette trempe augmente sa résistance de sorte que, à ce point 30 , la résistance à la traction de la partie femelle est sensiblement égale à la résistance de la barre au coude 15.
Comme mentionné plus haut, la surface de la section transver- sale du collet 26 de la partie mâle qui doit supporter la moitié de l'effort total de traction exercé sur le maillon du fait qu'elle se trouve entre le coude 27 de la partie mâle et la nervure la plus voisine 23 ,est égale à 65 à 70 %
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de celle de la barre. Toutefois, l'invention prévoit que la partie mâle est soumise à un traitement thermique augmentant sa résistance de 50 % . Ceci donne une résistance à la trac- tion au collet 26 sensiblement égale à celle de la barre non traitée de la partie femelle.
Du fait du renforcement de chacune des nervures par suite de l'action de serrage des autres nervures dans chaque joint, les points de résistance minima dans le joint sont le collet 26 de la partie mâle et le point 30 de la partie femelle, à condition que les collets et les nervures intermédiaires aient des proportions correctes telles que celles représentées sur le dessin. Il est évident que la résistance du joint en ces points est égale ou supérieure à celle de la barre à l'extrémité 15, de sorte que, si l'on essaie le maillon jusqu'à la rupture, on doit s'atten- dre à ce qu'elle se produise en un point de l'extrémité femelle du maillon soumis à des efforts de cisaillement en plus des efforts de traction. C'est là que la rupture s'est invariablement produite lorsque des maillons ainsi fabriqués ont été essayés dans ces conditions.
La Fig. 9 montre que les oreilles 16 constituant l'étançon, renforcent matérielle- ment un côté de la paroi 14 . Ainsi qu'on le voit sur les Fig. 4 et 10, les extrémités coniques 18 de la partie mâle sont fortement aplaties, de sorte que les parties des parois 14 des faces du maillon peuvent avoir une certaine épaisseur sans que l'épaisseur totale de chaque joint entre les faces du maillon dépasse le diamètre de la barre. Il est très im- portant que les parois 14 aient, en ces points, une épaisseur sensiblement constante du fait qu'en service, le maillon est souvent soumis à des efforts de flexion autour de son axe transversal médian.
Etant donné que les opérations de matriçage sont d'une exécution rapide et facile, on peut fabriquer les mail- lons de ce genre beaucoup plus rapidement que ceux qui sont
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soudés. Par exemple, lorsque l'on fabrique des chafnes dans des barres de 76 m/m, la production moyenne journalière est de douze maillons en chaîne soudée. Lorsque l'on fabrique, en conformité avec l'invention, une chaîne de mêmes dimen- sions, la même équipe peut produire cent cinquante maillons par jour. Des essais pratiques ont permis de constater que la résistance des maillons suivant l'invention est égale à sensiblement 85 à 90 % du double de la résistance de la barre non traitée telle qu'elle existe dans la courbe 15 de la partie femelle.
Du fait que l'on se sert d'alliages d'acier ayant deux fois la résistance à la rupture du fer forgé, le maillon fini du type décrit a une résistance presque double de celle du maillon soudé en fer forgé de même section trans- versale. De plus, la disposition des fibres du métal dans le maillon et la façon d'assembler les parties du maillon, permettent un contrôle de la fabrication ayant pour résultat une résistance à la rupture remarquablement uniforme des maillons individuels, tous restant dans la limite de 3 % de la spécification concernant un maillon de toutes dimensions et métal donnés.