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Procédé pour la fabrication de pièces coulees mixtes, en particulier de revêtements de palier en bronze de cuivre- plomb.
Pour la fabrication de coussinets mixtes en bronze de cuivre-plomb, il a dejà été propose de recouvrir de zinc le support d'acier à revêtir de bronze par coulée ,pour produire lors de la coulee mixte une liaison par formation d'une couche de laiton, La même fonction peut être remplie également par des revêtements de cadmium sur le support d'acier.
Les masses coulees mixtes ainsi fabriquées repon-
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dent toutefois seulement de façon très limitée aux exigences imposées, vu que pendant la coulee il se forme des couches de laiton d'épaisseur non-uniforme et d'adhérence insuffi- sante. ceci s'ajoute le fait que par suite du métal de coulée très chaud, il se produit une oxydation de celuî-cî ou du corps de support de sorte qu'il se forme des pellicu- les d'oxyde qui empêchent une liaison complète entre le me- tal coule et le support d'acier.
Comme support d'acier on peut employer toutes les matières ferreuses comme le fer fondu, l'acier fondu, les aciers alliés, l'acier coulé, la fonte, etc.
Il a dejà ete propose d'effectuer la coulee mixte dans un espace qui est rempli de gaz inertes. Lors de la coulee au moyen de bronze de cuivre-plomb très chud, il est toutefois inévitable que malgre les gaz inertes ïl se produit une oxydation, si minime soit elle, soit du support d'acier, soit de la couche intermédiaire, ce qui empêche une liaison homogène entre le metal de revêtement et le support d'acier* On a essaye également d'éviter le danger d'oxyda- tîon par le fait qu'on effectuait la coulee en presence de gaz reducteurs ou de substances organiques vaporisées.
Cet- te mesure pu toutefois supprimer seulement pour le cuivre une oxydation legère déjà réalisée tandis que pour tous les métaux de liaison intermédiaires comme l'entain le zinc, etc., cette oxydation ne peut être rétrogrades par reductîon en metal. Il en est de même pour le support d'acier lorsque ce dernier s'oxyde partiellement pendant la coulée sous l'effet de l'oxygène de l'air.
11 2 maintenant ete decouvert que l'on peut evi ter ces inconvenients par le fait que la coulée s'effectue dans un gaz inerte avec présence simultanée de gaz acides anorganiques non-oxydants .
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Comme gaz protecteurs inertes on a trouve appro- pries l'acide carbonique, l'azote et des gaz analogues. Com- me gaz acides non-oxydants on a trouva convenables le gaz humide d'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, l'acide fluorhydrique, l'acide sulfureux, etc. Les gaz acides non- oxydants possèdent la capacité de détruire les couches dioxyde présentes sur le support d'acier ou se formant lors de la coulee. On assure ainsi une bonne liaison entre le sup port et le métal coule, telle qu'elle n'est pas toujours atteinte autrement.
On a en outre trouve avantageux d'obturer l'espa- ce à remplir de bronze, entre le moule et le support d'acier, pour empêcher l'échappement du gaz inerte, par recouvrement au moyen de papier, de laine cellulosique ou de matières analogues facilement combustibles de telle manière que l'ensemble de l'espace est rempli uniformément par le gaz inerte. Il est dejà connu d'employer des moules de coulee soudes qui sont en communication avec l'atmosphère exte- rieure seulement par une petite ouverture. De semblables moules de coulee ne sont pas utilisables pour une produc- tin en série.
Pour la fabrication de pièces coulees mixtes en bronze de cuivre-plomb ou en des alliages analogueson effec- tue, suivant une forme de réalisation du procede de l'inven- tion, le zinguage du support d'acier par le procedé connu en lui-même au plomb-zinc.
On appelle procede au plomb-zinc le procedé de zinguage dans lequel on fond sur un bain de plomb, soit sur l'ensemble de la surface ou de préférence seulement du côte de la sortie de la pièce traitée, une mince couche de zinc% Si l'ensemble de la surface est recouvert de zinc, le support d'acier est zingue lors de l'immersion, il reste ensuite dans le bain de plomb jusqu'à ce qu'il se soit suf- @
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fisamment échauffe et est de nouveau recouvert par la cou- che de zinc lors de la sortie.
Dans la forme de realisation employée de préférence du procede au plomb-zinc, le support d'acier est d'abord introduit à travers le plomb et ainsi plombe. Le plombage est echangé contre du zinc par le pas- sage à travers la couche de zinc.
Comme on peut employer comme support d'acier des matériaux ferreux des compositions les plus diverses et allant jusqu'à des poids considérables, qui nécessitent des temps d'immersion relativement longs avant d'être chauffes jusqu'au coeur, comme d'autre part un sejour dans le zinc conduit pour ces temps relativement longs à. le¯ formation d'une couche de zinc dure, épaisse de façon nuisible, sur le support d'acier, le procède au plomb- zinc offre la possibilité de recouvrir de semblables sup- ports au moyen de minces couches de zinc et de minces cou- ches intermédiaires de zinc dures . Un autre avantage du procedé au plomb-zinc est base sur le fait qu'il est possi- ble avec cette mé thode de zinguage, de regler la tempéra- ture du bain métallique suivant les besoins.
On peut tra- vailler aux températures usuelles de zinguage de 430 à 450 , mais on peut aussi porter la temperature au-delà de 4500 et il est même possible de travailler à des températures al- lant jusqu'à 5500 et au-delà, sans que le zinguage soit influence de façon nuisible. Les températures elevees de znguage pouvant être obtenues alors ont le grnd avantage qu'on peut recouvrir par coulee le support d'acier zingué très chaud au moyen du bronze de cuivre-plomb, de sorte que l'intervalle de température entre le point de fusion du bronze et le corps d'acier zingue peut être maintenu rela- tivement petit, ce qui est important pour la fabrication d'une bonne pièce coulee mixte.
Il est à recommander en outre d'allier d'une ma- nière connue la mince couche de zinc surnageant sur le plomb
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au. moyen d'aluminium. Cet alliage est nécessaire lorsqu'on travaille avec de hautes températures de zinguage.
Si les supports d'acier éventuellement pourvus d'une couche de zinc sont recouverts par coulee de bronzes, par exemple des bronzes cuivre-plomb, il se forme à partir du zinc, sur le support d'acier et le cuivre du bronze de cuivre-plomb, une couche de laiton qui provoque la liaison entre le support d'acier et le revêtement coule de bronze.
Aux températures de coulee elevees supérieures à 1000-1400 il est inévitable que pendant la coulee la couche de zinc s'oxyde plus fortement tandis que des couches d'oxyde minces en elles-mêmes existent sur tout objet zingue.Ces couches d'oxyde minces existantes ou bien des couches plus épaisses qui se forment pendant la coulee et qui empêchent ou ren- dent difficile la liaison métallique entre la couche de laiton et le bronze, sont evitees suivant la presente in- vention par le fait que la coulee se fait dans un gaz inerte avec présence simultanée de gaz acides anorganiques non- oxydants. On parvient ainsi à empêcher la formation de pel- licules d'oxyde ou à détruire celles existantes et à obtenir une liaison parfaite.
Il y a au contraire des difficultés lorsqu'il s'a- git d'établir des pièces coulees mixtes sur un corps de bases ayant des épaisseurs de paroi différentes, pourvu d'un revêtement de zinc, au moyen d'un alliage contenant du cui- vre. Comme couche de liaison pour l'alliage on emploie une couche de laiton existante entre le corps de base et l'al- liage, couche qui prend naissance par le fait que des cons- tituants cuivreux de l'alliage se combinent en laiton lors de la coulée du revêtement de zinc sur le corps de base fait le plus souvent en fer. On ne parvient pas avec de sembla- bles corps de base à realiser des corps de coulee mixtes sans tension, avec des epaisseurs de paroi variables du sup-
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port ou des épaisseurs differentes de la masse coulee.
La presente invention est basée sur cette autre constatation que ces difficultés sont attribuables au fait que lors de la coulee de l'alliage sur le corps d'acier zingue, dans le cas d'un corps de base à épaisseur de paroi variable, l'alliage coule échauffe le support de façon dif- ferente suivant l'épaisseur de paroi et qu'après l'établis- sement de l'équilibre thermique il fait prise très rapide- ment, lors du refroidissement, aux parois minces et plus lentement aux parois plus épaisses. Il prend ainsi naissance entre la masse coulée et le corps de base à recouvrir, des tensions qui conduisent, même en cas de liaison métallique parfaite, à un arrachement du revêtement du corps de base.
Ces inconvénients sont évites suivant une autre forme de rea lisation de l'invention par le fait qu'on apporte de la cha- leur au support d'acier pendant la coulée aux endroits épaissis pour établir une température uniforme entre l'al liage métallique coule et le support d'acier le recevant, et que lors du refroidissement du corps coule, on refroidit d'abord inversement les parties plus epaisses du corps de base.
Par ce réchauffage et ce refroidissement diriges, on parvient à fabriquer des corps de coulee mixtes complètement sans tension, même dans le cas de supports d'acier complï- ques. par le refroidissement dirige du corps de coulee mixte après la coulee, le corps d'acier est contracte par diminu tion uniforme de température sur la masse coulée d'alliage, de sorte que les tensions thermiques nuisant à une liaison sont complètement évitées de cete manière.
On décrire ci-après à titre d'exemples deux formes de réalisation du procede suivant ce dernier mode de real sation de l'invention.
On a represente à la fig. 1 à titre d'exemple la coulée sur un corps de base zingué dans un moule. On a de- @
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signe par 1 le corps de base, par 2 l'anneau de coulee, par 3 le noyau de sable, par 4 l'entonnoir de coulee et par 5 la masse coulee. Lors du revêtement du palier represente au moyen de bronze de cuivre-plomb, l'alliage à une temperature d'environ 1400 est coule par l'entonnoir 4 avec introduction simultanée de gaz inerte et présence de gaz acides anorgani- ques non-oxydants. En outre, la paroi peripherique du man- chon est chauffee plus rapidement que l'embase 6 ou même que l'embase 7.
Aux embases 6 et 7 on apporte pour cette rai- son au support d'acier de l'extérieur dans le sens des flè- ches par des moyens appropries - par exemple par des brû- leurs à gaz fixes ou rotatïfs ou des radiateurs électriques ou également inductivement - une quantité de chaleur telle que l'ensemble du support d'acier 1 prend la même couleur, c'est-à-dire la même temperature. Lors du refroidissement, on enlève d'abord aux embases 6 et 7 par arrosage au moyen d'eau la quantité de chaleur correspondant à leur masse et seulement ensuite la paroi périphérique du corps de base est également refroidie par de l'eau ou de l'air insuffle.
La fige 2 montre un exempts de réalisation per- mettant de recouvrir un corps de support suivant le procède per projection. L'introduction de l'alliage se fait ici par exemple par l'axe creux 8 de la fermeture à bride de gauche, avec introduction simultanée de gaz inertes et présence de gaz acides non-oxydants. Pendant la coulee, les embases 9 et 10 sont chauffees plus fortement que la paroi Il du man- cnon par des brûleurs ou d'autres dispositifs appropries.
Après établissement de l'équilibre thermique s'effectue le refroidissement avec continuation de la rotation du corps de coulee mixte, par soulèvement lent de la cuve à eau 12 de telle manière que les parois renforcées 9 et 10 du sup- port d'acier sont refroidies de façon extrêmement sensible et continue avant que la paroi 11 soit prise également dans @
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le refroidissement. La rotation simultanée a en outre l'avan tage de détruire constamment les couches de vapeur se pre- sentant par exemple en cas de refroidissement par l'eau et la troublant l'élimination de%haleur. On parvient ainsi à ob- tenir tout-à-fait dans tension même des corps de base très compliques.
Le revêtement du corps de base peut être fait ega- lement en zinc, en cadmium ou en alliage de ces métaux entre eux au avec d'autres substances d'addition, comme par exem- ple de minimes quantités d'aluminium, etc..
Comme corps de coulee on peut employer n'importe quel alliage contenant du cuivre, en particulier un bronze au plomb comportant de très grandes quantités de cuivre et de plomb et de minimes quantites d'etain et de zinc.
R e v e n d i c a tiens.
1 Procede pour la fabrication de pièces coulees mixtes, en particulier de revêtements de palier en bronze de cuivre-plomb, sur des supports d'acier zingues en pre- sence de gaz inertes, caractérise en ce que la coulee se fait avec presence simultanee de gaz acides anorganiques non-oxydants.