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PROCEDE DE FABRICATION DE CORPS POREUX.
La présente invention concerne un procédé pour la fabrica- tion de corps glissants poreux concrétés, en'particulier de coussinets et d'anneaux de joints.
On connaît déjà des corps glissants poreux concrétés, remplis d'huile. La présente invention a pour objet d'amé- liorer les qualités de résistance et de glissement de ces corps glissants, de réduire le prix de la matière première en évitant l'emploi de matières premières coûteuses et de simpli- fier le procédé de fabrication.
Conformément à la présente invention, la fabrication des corps glissants s'effectue en concrétant directement en- semble des particules de fer poreux à grains relativement gros, en évitant l'emploi de matières additionnelles collant ou. soudant ces particules.
Il a déjà été proposé de fabriquer des paliers en sou-
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dant de l'éponge de fer de grande pureté finement pulvérisée obtenue d'oxydes en poudre avec du cuivre ou une matière ana- logue avec forte addition de métal de soudure. La procédé con- forme à la présente invention, dans lequel des particules de fer à gros grains provenant d'éponge de fer doivent être direo tement concrétées ensemble sans qu'il soit besoin d'avoir re- cours à des métaux de soudure, permet, par contre, de fabri- quer à beaucoup moins de frais des corps glissants ayant des qualités beaucoup meilleures. L'addition de métaux de soudure exige une forte dépense de nétaux précieux et un mélange très intime de ces métaux de soudure avec la poudre de fer.
Abs- traction faite du supplément de frais exigé de ce fait, lors- qu'on mélange le fer avec le métal de soudure, le fer est, s'il n'est pas déjà très fin, soumis à une fine pulvérisation.
Le métal de soudure en poudre doit, de son côté, être égale- ment extrêmement fin pour obtenir une distribution uniforme.
Le mélange obtenu est si fin qu'il est très susceptible de s'oxyder. Conformément à :la. présente invention, on évite sciemment la jonction des corps de fer spongieux par du métal de soudure et réalise le procédé de fabrication de telle façon que les p rticules relativement grosses sont comprimées et concrétées ensemble directement. Il est prouvé que le traite- ment, surtout la compression, est facilité de ce fait et que la résistance et, en particulier, les qualités de glissement sont améliorées en même temps. L'usure des moules venant en question pour le prix de revient est diminuée aussi.
Un autre avantage consiste en ce que la contraction de la matière pré- parée conformément à la présenté invention est très minime même presque négligeable, contrairement à la forte contrac- tion qui se présentait les procédés appliqués jusqu'à présent. Par la suppression du procédé de mélange, on épargne une opération coûteuse et évite une fine pulvérisation de la poudre initiale. Par suite de la granulation relativement grosse des particules, le moule ne petit pas se coincer comme c'était le cas jusqu'à présent avec la poudre employée. De
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pins, les particules adhèrent mieux l'une à l'autre lorsqu'on les comprime.
La porosité des grains d'éponge de fer, qui sont capables d'aspiration à un haut degré, reste conservée, d'au- tant plus que les particules de fer spongieux à gros grains peuvent déjà être comprimées à des pressions relativement bas- ses en corps possédant la cohésion nécessaire pour le traite- ment ultérieur.
Des essais comparatifs ont prouvé que la capacité de charge de paliers fabriqués de cette manière et imprégnés une seule fois d'un lubrifiant est, tant au point de vue des pressions par unité de surface que de la vitesse périphérique et du dégagement de chaleur, beaucoup plus favorable que celle des paliers poreux fabriqués jusqutà présent, et cela à un tel .degré que ces paliers à autograissage sont non seulement équi- valents en qualité, mais même meilleurs que les pa liers mas- sifs lubrifiés de la même manière, ce qu'on tenait pour impos- sible auparavant.
Lorsqu'un palier fabriqué conformément à la presente invention est, en outre, lubrifié additionnellement avec de l'halle. on constate encore une autre grande supériori- té des qualités du palier sur les paliers à coussinets massifs connus,
Comme matière première on peut, conformément à la présente invention, utiliser des morceaux de fer spongieux ( par exemple, de l'éponge de fer de Suède), obtenus par ré- duction de minerais de fer d'après le. procédé connu en métal- lurgie et renfermant encore jusqu'à 5% d'impuretés., Ci-après, par exemple, une analyse d'une telle éponge de fer :
EMI3.1
<tb> Fe <SEP> (Fer) <SEP> 95,5 <SEP> - <SEP> 96,5 <SEP> %
<tb>
<tb> S <SEP> (Soufre) <SEP> max. <SEP> 0,015 <SEP> %
<tb>
<tb> P <SEP> (Phosphore) <SEP> max. <SEP> 0,016 <SEP> %
<tb>
<tb> C <SEP> (Carbone) <SEP> 0,3 <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> %
<tb>
<tb> 0 <SEP> (Oxygène) <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> %
<tb>
<tb> V <SEP> (Vanadium) <SEP> 0,10 <SEP> - <SEP> 0,15 <SEP> %
<tb>
<tb> Roches <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> %
<tb>
Pour éviter an écrasement des particules de fer
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spongieux et une production excessive de très fines particu- les, le broyage du fer spongieux en grains de la grosseur désirée s'effectue à l'aide de machines à couper et/ou rompre par traction.
La grosseur des particules de fer poreuses ob- tenue de cette manière varie, en général, utilement entre 1/20 et 1/10 mm de diamètre jusque 3 mm de diamètre. Dans la plupart des cas, il est à conseiller de faire usage de grains d'une grosseur moyenne d'environ 1 mm. La composition de la matière à comprimer sera, en ce qui concerne les diver- ses grosseurs de grains, choisie utilement de telle façon qu'elle ait en tas non-comprimé un poids spécifique de plus de 1 ou, en tas non-comprimé, un volume environ 4 - 5 fois plus grand que la volume final du corps comprimé. Lorsqu'on observe ces valeurs, on obtient une bonne cohésion pour la compression sans devoir appliquer de hautes pressions détrui- sans le caractère spongieux de lu matière.
La fabrication s'effectue utilement, surtout en ce qui concerne la pression de la compression et la hauteur de remplissage, de telle façon que le corps façonné ait un poids spécifique d'environ 4 - 5.La pression ne doit, en général, pas être inférieure à une tonne par cm2.
La fabrication des corps comprimés s'effectue uti- lement d'une manière connue à l'aide d'une pression agissant de plusieurs côtés, de sorte qu'on obtient une densité uni- forme. Par exemple, on utilise un moule avec matrice supérieu- re et matrice inférieure mobiles. On peut également, surtout s'il s'agit de fabriquer des corps en forme de barres, fabri- quer les corps en plaçant la matière première dans un tuyau flexible en caoutchouc ou analogue dans un milieu liquide et en exerçant sur la matière une haute pression hydraulique,qui peut être, p.ex.
de 0,1 à 10 tonnes par cm2 et, de préférence, environ 2 tonnes par cm2.On peut aussi fabriquer d'une maniè- re extrêmement simple de longues barres, de longs tabès, etc., ce qui n'était que très difficilement ou pas du tout possible avec les procédés existant jusqu'à présent.
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La concrétion s'effectue avantageusement à des tempéra- tures d'environ 1200 C dans un% atmosphère d'hydrogène on d'azote. La durée de la concrétion est d'une demi-heure à une heure, on encore moins.
Dans un grand nombre de cas, il est recommandable de réu- nir constructivement le corps glissant avec une douille en matière massive., On peut ainsi créer en même temps pour la réception de lubrifiants des espaces creux additionnels dont les parois de limitation sont, pour une part, constituées par les corps glissants poreux, de sorte qu'une réaspiration per- manente de lubrifiant est assurée. La douille massive augmente, en outre, la solidité du palier et permet l'emploi de coussi- nets en fer spongieux à parois relativement minces ou très po- reux, dont plusieurs peuvent 9 tre réunis dans une tells douil- le massive.
Les pièces façonnées fabriquées de cette manière sont alors imprégnées, le cas échéant sous vide, avec de l'hui- le ou d'autres lubrifiants genre cire, solides à la température de la chambrepar ex. avec de la: cire, de la paraffine ou des produits analogues. On peut ajouter déjà avant la compres- sion des lubrifiants résistant à la chaleur, tels que le gra- phite, le talium, etc.
Divers modes de réalisation de corps glissants conformes à la présente invention sont montrés sur les dessins annexés à la présente description.
La Fig.l montre la structure de la matière pour paliers conforme à la présente invention.
La Fig. 2 montre par diagramme les qualités de glissement ou l'échauffement de diverses matières pour paliers en cas de haoxte charge en fonction de la durée de marche.
La Fig.3 montre une dispos ition de palier en coupe trans- versal e.
La Fig.4 montre le même palier en coupe longitudinale.
La Fig.5 montre un long coussinet fait de plusieurs par- ties.
La Fig.6 montre également un long coussinet,, mais joint
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par un tube-support.
La Fig.7 est une coupe à travers le palier montré sur la Fig.6. Les deux moitiés à droite et à gauche de la ligne du milieu montrent des modes de réalisation différents.
Conformément à la Fig.1, les grains de fer spon- gieux qui sont joints ensemble, à la façon de surfaces sur presque toute l'étendue de leur surface supérieure, pa.r con- tact intime résultant de la compression, sont concrétés en- semble directement à toutes les surfaces de contact.
Sur la Fig. 2 sont montrées en diagramme les quali- tés de glissement de divers paliers. Les augmentations de température sont portées en fonction de la durée de marche sous des conditions de travail extrêmement difficiles, no- tamment avec une pression de 150 kg par cm2 et une vitesse périphérique de 3,2 mètres par seconde, mesurée sur un arbre ovalisé, trop doux et tournant à faux .
La courbe 1 se rapporte à du bronze phosphoreux normal (lubrifié); la courbe 2, à du métal blanc (lubrifié); la courbe 3, à un palier en bronze poreux à autograissage; la courbe 4, à un palier en fer spongieux soudé avec du cuivre (autograissant); la courbe 5, à du fer spongieux con- crété sans soudure conformément à la présente invention (au- tograissant.)
On reconnaît que tous les autres paliers (courbes 1-4) ne sont pas capables de répondre aux sévères conditions de service et qu'ils doivent fondre ou être grippés après un temps très court en cas de forte augmentation de mempérature, tandis que la. matière conforme à la présente invention (cour- be 5) a, après un court temps pour qu'elle se fasse, une tem- pérature constante relativement basse, qu'elle conserve en service de durée.
Le diagramme montre que, conformément à la présente invention, le coussinet possède, surtout dans les conditions de service les plus sévères, de grande avantages sur toutes les autres matières pour paliers. Il tant, à ce sujet, considérer tout particulièrement qu'il n'est pas besoin
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de graisser ce palier,, Ainsi que l'essai l'a prouvé, la "lu- brifioation" du palier conforme à la, présente invention ne nuit même pas au palier avec de la poudre de quartz à grains relativement gros. Les grains de quartz se pressent, au con- traire, dans les pores de l'éponge de fer, et le palier est de nouveau entièrement fait après un temps très courte
Les Fig. 3 et 4 montrent un arbre d'acier ou fer 1 dispo- sé dans le coussinet 2.
Ce dernier, qui est fabriqué conformé- ment à la présente invention, est entouré d'une douille 4,qui est pourvue intérieurement de rainures 3, de préférence en spi@ rale. On peut faire entrer par pression dans les rainures 3, au moyen de l'entrée d'huile 5, un lubrifiant qui arrive ainsi dans le palier poreux 3 et qui donne de cette manière un grais- sage permanente Toute la disposition est utilement montée dans un cadre bien stable: 6 qui, de son côté, sert convenablement au soutien de l'ensemble,
La Fig.5 montre un palier qui, par suite de sa longueur, se compose de plusieurs parties qui sont utilement centrées entre elles par des points en saillie et en retrait 8 conve- nablement disposés.
La formation du palier en plusieurs parties offre l'avantage qu'on n'a pas besoin de fabriquer à la presse que des pièces courtes, faciles à former,. Lorsqu'on a des piè- ces comprimées plus longues, il se présente, par suite de la chute de tension dans le moule, facilement une densité non- uniforme et d'autres difficultés. La réunion des pièces peut se faire soit avant la concrétion, en pressant ensemble les pièces partielles comprimées préalablement dans un moule et en les concrétant. soit par soudure des diverses pièces con- crétées finies.
Pour des efforts mécaniques particulièrement grands, on peut, conformément à la Fig.6, presser ou visser ensemble dans un tube d'acier 10 plusieurs anneaux partiels lisses 9 qui sont déjà conorétés à l'état fini. On peut, le cas éché- ant, souder encore ces anneaux au tube, après avoir, par ex., cuivré ce dernier, Dans ce cas, on peut avoir une épaisseur
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relativement petite des parois des coussinets et de la paroi du tube d'acier, pour obtenir néanmoins un haut degré de ré- sistance mécanique. On peut, conformément à la moitié droite de la Fig.7, prévoir des baguettes légèrement saillantes en spirale 15 dans le sens axial ou presque axial.
Ces baguettes facilitent la fixation des pièces de la garniture qui sont in, aérées sous une certaine pression, pendant que les saillies 15 pénètrent sous pression dans les pièces de garniture. De cette manière, on peut , dans la plupart des cas' se passer d'une soudure. On peut, cependant, alternativement ou addi- tionnellement, prévoir un système de rainures communiquant entre elles, comme montré sur la partie gauche de la Fig. 6 et de la Fig.7. Ce système de rainures pour but d'amener de la nouvelle huile au palier.
Les rainures transversales 11 en spirale ou hélicoïdales et les rainures longitudinales 13 forment un réseau de distribution d'huile, de sorte que chaque place du palier reçoit, à travers la garniture poreuse .9 , de l'huile qui est en même temps soumise à une filtration, L'ame- née de l'huile peut s'effectuer par un ou plusieurs trous 12.
Afin d'avoir la plus petite consommation d'huile par le palier, il est à conseiller de fermer par des matières conve- nables les pores des surfaces des coussinets qui n'agissent pas comme surfaces glissantes, de sorte que l'huile ne trouve pas de sortie à ces surfaces. On peut obtenir ce résultat par soudure (étamage), revêtement fait d'un enduit d'oxyde de cuiv- re ou cuivre pulvérisé (par ex. avant la concrétion) ou une autre solution de sel métallique ou analogue fermant les pores par précipitation.
On peut également fermer les pores en les enduisant de vernie, surtbut de vernis de résine artificielle. Il est éga- lement recommandé de prévoir, aux bords ou particulièrement à l'intérieur des surfaces de graissage, des rainures ou ri- goles servant à recevoir les quantités d'huile sortant avec la chaleur et à les rendre à l'intérieur poreux de la matière par suite de l'effet de la pression d'air extérieur produit par le refroidissement, @