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Procédé de fabrication de paliers et coussinets en fer hématite, soumis à grands efforts,
La fabrication de paliers et coussinets en fonte douce est connue. Dans de tels paliers en fonte à forte teneur en silicium, les surfaces portantes présentent, à l'état définitif, une textu- re à grosses masses de graphite d'où résulte qu'après un temps relativement court, il peut se produire, pour les paliers soumis à efforts importants, un émiettage, une effritation de la matiè- re, par suite du manque de solidité des lamelles grossières de graphite noyées dans ces surfaces. Il s'en suit que l'emploi de tels paliers en fonte de fer présente le danger que le tourillon ou l'arbre supporté par le palier soit attaqué, mangé par les particules provenant de la désagrégation de la matière du palier.
Les propriétés de résistance de telles matières constitutives de paliers ne présentent en outre qu'une faible valeur - par suite des garnitures grossières de graphite noyées - en ce sens que
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le palier ne reste pas stable lors de fortes pressions spécifi- ques. De plus, l'évacuation de la chaleur dans de tels paliers en fonte de fer est défavorablement influencée, et ce dans une large mesure par les masses brutes de graphite, ce qui détermine rapi- dement un échauffement des paliers.
Si cependant on utilise des alliages durs de fonte, de gran- de résistance et avec graphite plus finement réparti dans la sur- face, on augmente ainsi en même temps la dureté de la matière portante et il s'en suit que le tourillon, ou l'arbre est inévi- tablement attaqué, mangé. Pour cette raison, la fonte de fer à grosses masses de graphite, de même que les alliages durs en fonte de fer ne conviennent pas comme matière de fabrication des paliers et coussinets soumis à grands efforts.
Les paliers en fonte ne sont par conséquent utilisés à ce jour qu'en quantité restreinte et, actuellement, on emploie, comme matière pour les paliers et coussinets, les bronzes coûteux ou leurs alliages usuels, pré- sentant d'une part une plus grande résistance aux pressions su- perficielles spécifiques, mais n'offrant par contre qu'une du- reté réduite.
La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de paliers et coussinets en fonte de fer, dont les caractéristi- ques sont très voisines de celles des paliers en bronze. Il a été découvert ce fait surprenant qu'il est possible de fabriquer des paliers et des coussinets à peu près identiques, quant à leur possibilité d'utilisation dans le ces de fortes charges, aux paliers en bronze, en coulant des fers hématites à grande teneur en carbone et environ 1,6 à 3,5% de silicium, contre des plaques ou des coquilles de refroidissement insérées dans des moules de sable. La plaque ou la coquille de refroidissement (d'étonnement) doit, pour la coulée des paliers, être disposée dans le moule de coulée de telle manière que la surface portante du palier ou du coussinet subit un refroidissement accéléré.
L'épaisseur de la plaque ou de la coquille de refroidissement, ou sa température
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est à choisir, suivant l'épaisseur de paroi du coussinet ou du palier de telle sorte que dans la surface portante du coussinet ou du palier coulé en fonte hématite, il se forme une texture serrée, à graphite finement réparti, et de dureté réduite, cor- respondant.largement aux propriétés caractéristiques des paliers en bronze.
Dans le développement de ce procédé, il s'est révélé qu'il est avantageux, en maints cas, par exemple dans la fabrication de coussinets de palier, d'opérer l'étonnement de l'extérieur.
La paroi externe du corps de palier à couler est formée par une coquille dont l'action d'étonnement doit être au moins de force telle que l'étonnement se propage jusqu'aux zones qui formeront par la suite la surface portante, et qu'il s'y forme une texture de dureté réduite, à graphite finement réparti. Les parties de l'ébauche ainsi coulée, qui se trouvent plus vers l'intérieur, doivent évidemment être enlevées.
Cette réalisation entraîne une économie de travail de moula- ge. Mais avant tout, elle rend possible également la fabrication de coussinets de palier de faible alésage, dans lesquels un orga- ne d'étonnement ou de refroidissement y inséré ne pourrait déter- miner avec sûreté un effet suffisant d'étonnement.
La disposition de plaques ou coquilles ou fourrures d'étonne- ment dans les moules de coulée, à l'effet d'obtenir un effet local d'étonnement dans les pièces coulées est déjà connue. Mais de telles garnitures d'étonnement dans les moules n'ont été utilisées jusqu'ici que lorsque, par le refroidissement accéléré de la fonte durcissante, on voulait obtenir un durcissement, une trempe locale par séparation cémentite aux endroits voulus de la pièce de fonte.
Ainsi il est par exemple usuel, dans les glissières des bancs de tours rotatifs en fonte douce de machine, de déterminer, par des garnitures correspondantes d'étonnement, une dureté notablement plus grande - par séparation cémentite - que dans le restant de la pièce.
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La présente invention part cependant du fait surprenant re- connu. que, dans la fabrication de paliers en fer hématite par coulée contre des plaques ou dans des coquilles d'étonnement, on peut obtenir aux surfaces portantes une texture finement graphi- tée, de fortes densité et ténacité, sans entraîner une augmenta- tion notable de la dureté, les paliers construits conformément à l'invention présentant des caractéristiquesqui les rendent aptes à tenir lieu de remplaçants de valeur pour les paliers en bronze.
L'effet d'étonnement de la plaque ou de la coquille d'éton- nement peut être réglé par un choix convenable de son épaisseur, le cas échéant également par un chauffage préalable à une tempé- rature supérieure. Par un choix approprié de l'effet d'étonnement, qui peut être éprouvé par de simples essais suivant les diverses épaisseurs de paroi des paliers à construire, le coussinet ou le palier coulé en fer hématite présente à la surface portante une zone profonde de. texture dense, finement graphitique et de dureté réduite, qui assure au coussinet des propriétés remarquables de support, notamment pour les paliers soumis à efforts importants.
Dans la fabrication de paliers cylindriques non divisés, on dis- pose à la surface interne du palier des coquilles cylindriques d'étonnement correspondantes.
Le prix réduit de fabrication d'un palier fabriqué conformé- ment à l'invention de fer hématite, et la possibilité de pouvoir utiliser ces paliers en remplacement des paliers usuels soumis à grands efforts, en bronze coûteux, constituent un progrès impor- tant de la technique.
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Manufacturing process of hematite iron bearings and bushings, subjected to great efforts,
The manufacture of bearings and bushes from soft cast iron is known. In such bearings made of cast iron with a high silicon content, the bearing surfaces present, in the final state, a texture with large masses of graphite, from which it follows that after a relatively short time, it may occur, for the bearings subjected to important forces, a crumbling, a crumbling of the material, due to the lack of solidity of the coarse lamellae of graphite embedded in these surfaces. It follows that the use of such cast iron bearings presents the danger that the journal or the shaft supported by the bearing is attacked, eaten by the particles coming from the disintegration of the material of the bearing.
The strength properties of such bearing materials are furthermore only of low value - due to the coarse embedded graphite packings - in that
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the bearing does not remain stable under high specific pressures. In addition, the heat dissipation in such cast iron bearings is adversely affected, to a large extent, by the gross masses of graphite, which rapidly results in heating of the bearings.
If, however, hard alloys of cast iron are used, of great resistance and with graphite more finely distributed in the surface, the hardness of the supporting material is thus increased at the same time and it follows that the journal, or the tree is inevitably attacked, eaten. For this reason, cast iron with large masses of graphite, as well as hard cast iron alloys are not suitable as a material for the manufacture of bearings and bushes subjected to great forces.
Cast iron bearings are therefore only used to date in limited quantities and, at present, costly bronzes or their usual alloys are used as material for the bearings and bushings, on the one hand having a greater resistance to specific surface pressures, but offering only reduced hardness.
The present invention relates to a process for the manufacture of cast iron bearings and bushings, the characteristics of which are very similar to those of bronze bearings. It was discovered this surprising fact that it is possible to manufacture bearings and bushings roughly identical, as to their usability in these heavy loads, with bronze bearings, by casting hematite irons at large carbon content and about 1.6-3.5% silicon, against cooling plates or shells inserted in sand molds. For the casting of the bearings, the cooling plate or shell must be arranged in the casting mold in such a way that the bearing surface of the bearing or bush undergoes accelerated cooling.
The thickness of the cooling plate or shell, or its temperature
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is to be chosen, depending on the wall thickness of the bush or the bearing such that in the bearing surface of the hematite cast iron bush or bearing, a tight texture forms, with finely distributed graphite, and of reduced hardness, largely corresponding to the characteristic properties of bronze bearings.
In the development of this process, it has been found that it is advantageous in many cases, for example in the manufacture of bearing shells, to operate the astonishment from the outside.
The outer wall of the bearing body to be cast is formed by a shell, the astonishing action of which must be at least of such force that the astonishment propagates to the areas which will subsequently form the bearing surface, and that a texture of reduced hardness forms, with finely distributed graphite. The parts of the blank thus cast, which are more towards the inside, must obviously be removed.
This realization leads to savings in molding labor. Above all, however, it also makes it possible to manufacture small bore bearing bushings, in which a surprising or cooling member inserted therein could not reliably determine a sufficient astonishing effect.
The arrangement of surprise plates or shells or furs in casting molds, in order to obtain a local effect of surprise in the castings, is already known. But such astonishing fillings in molds have only been used until now when, by the accelerated cooling of the hardening cast iron, it is desired to obtain a hardening, a local quenching by cementitious separation at the desired places of the cast iron. .
Thus it is, for example, usual, in the slides of the rotary machine benches of soft cast iron rotary lathes, to determine, by corresponding surprisingly packings, a markedly greater hardness - by cementite separation - than in the rest of the part.
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The present invention, however, starts from the surprisingly recognized fact. that in the manufacture of hematite iron bearings by casting against plates or in astonishing shells, a finely graphite texture, high density and tenacity can be obtained on the bearing surfaces without causing a noticeable increase in hardness, the bearings constructed in accordance with the invention exhibiting characteristics which make them suitable for acting as valuable replacements for bronze bearings.
The astonishing effect of the plate or the astonishing shell can be regulated by a suitable choice of its thickness, if necessary also by a preliminary heating to a higher temperature. By an appropriate choice of the effect of astonishment, which can be experienced by simple tests according to the various wall thicknesses of the bearings to be constructed, the hematite iron bush or bearing has a deep zone on the bearing surface of. dense texture, finely graphitic and of reduced hardness, which gives the bearing remarkable support properties, in particular for bearings subjected to significant forces.
In the manufacture of undivided cylindrical bearings, corresponding surprising cylindrical shells are provided on the inner surface of the bearing.
The reduced cost of manufacturing a bearing manufactured in accordance with the invention of hematite iron, and the possibility of being able to use these bearings as a replacement for the usual bearings subjected to great efforts, made of expensive bronze, constitute a significant improvement in the technique.