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Organe ou élément tubulaire auto-lubrifiant
L'invention concerne un revêtement métallique à activité capillaire qui forme une surface auto-lubrifiarite.
On a déjà. proposé de constituer un tel revêtement par un élément poreux, à activité capillaire, en fonte grise.
On a proposé aussi de réaliser une surface auto-lubrifian- te sans l'intervention d'un tel élément poreux indépendant, en ap- pliquantune couche de métal pulvérulent sur un élément de construc- tion et en réalisant, sous pression élevée, un assemblage consti- tuant une couche de bronze poreux entre la couche de métal pulvé- rulent et la surface de isolément qui, à cet effet, est étamée.
Il va de soi que, pour arriver à ce résultat, il inipor- te surtout de satisfaire simultanément à deux conditions: une bonne adhérence à la matière de l'élément et la cohérence des particules
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du métal pulvérulent. n outre, le volume des pores de la couche ne doit pas être trop grand, caz la résistance mécanique doit être suffisamment élevée pour la pratiqua; pour cette raison, un volume des pores de 50 % doit être considère comme maximum. Le minimum du volume des pores qui permette l'auto-lubrification est de 15 %.
Par volume des pores, on entend le rapport du poids spécifique de la matière à l'état poreux à celui de la matière a l'état non poreux.
La Demanderesse a constaté qu'une couche de métal pulvérulent permet d'obtenir un bon élément de construction auto- lubrifiant, sans qu'il soit nécessaire de comprimer ce métal à une pression élevée. Ceci est particulièrement important pour les cylindres de machines ainsi que pour les coussinets a surfaces intérieures peu accessibles.
Il s'est avéré que la nature du métal pulvérulent à uti- liser est Importante et que le métal pulvérulent obtenu par sépa- ration d'une combinaison de carbonyle, par exemple du carbonyle de fer ou de niclccl, est particulièrement indiqué pour la mise en oeuvre de 1 'invention
Ce genre de métal pulvérulent offre un grand avantage: il suffit de le chauffer à la température de frittage pour obtenir une couche qui adhère bien au fer et dont la structure présente une résistance mécanique suffisante et l'activité capillaire re- quise pour assurer une bonne auto-lubrification* Il est donc su- perflu de comprimer le métal pulvérulent avant ou pendant la frit- t age.
L'invention fournit des éléments de construction en fer, en particulier..., des cylindres de machines, des coussinets et des organes analogues, dont la surface intérieure comporte une couche adhérente et poreuse dont la structure assure une bonne capilla- rité et comportant du métal séparé diane combinaison de oarbonyle,
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et dans lequel le volume des pores est compris entre 15% et
50 %.
L'invention concerne, en outre, un procédé de fabrica- tion de tels éléments tubulaires caractérisé par un chauffage à la température de frittage après inapplication d'une couche de la poudre contenant le métal séparé d'une combinaison de carbonyle.
Il y a lieu de noter que la couche auto-lubrifiante ne doit pas nécessairement recouvrir toute la surface intérieure.
On peut ménager dans celle-ci des rainures ou des creux et rem- plir ceux-ci d'une e oucrie frittée conformément à l'invention.
Pour modifier la porosité de la couche on peut faire ' varier la température.de frittage entre des limites assez larges,
La durée de frittage influence elle aussei la porosité, bien qu'à un degré moindre. De préférence, le frittage s'effectue dans une atmosphère réductrice. Pour favoriser l'adhérence de la couche à la surface intérieure, il est bon de mordancer d'avance cette sur- face.
Dans la mise en oeuvre du procédé, on peut avantageusement animer l'élément d'un mouvement de rotation pendant le frittage pour assurer un chauffage uniforme et pour maintenir en place le métal pulvérulent sous 1''effet des forces centrifuges. il est à remarquer que les forces centrifuges résultant de la rotation ne parviennent pas toujours à transbrmer la couche de matière pulvérulente initialement Irrégulière, en une couche uniformément répartie sur la surface intérieure de isolément tu- bulaire. Pour y arriver, on peut aplanir la couche de matière pul- vérulente pendant la rotation, en utilisant un niveleur.
Le diamètre intérieur de isolément de construction est déterminant pour le choix de la vitesse angulaire de la rotation.
Il s'est avéré que les forces centrifuges qui suffisent pour maintenir la matière pulvérulente en place ,ne sont pas toujours
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assez grandes pour empêcher la production d'irrégularités dans la couche pendant le frittage. Ce danger croit avec l'épaisseur de la c ouche.
Pour éviter que la matière pulvérulente ne tombe de Isolément tubulaire pendant la rotation, on peut prévoir une collerette, constituée par un bord vertical, qui la retient.
La hauteur de cette collerette doit correspondre à l'épaisseur désirée de la couche. Il va de soi que la quantité de matière pulvérulente doit suffire à permettre l'aplanlssement précité.
La Demanderesse a constaté que le chauffage a haute fré- quence convient particulièrement bien a la mise en oeuvre du procédé. A proximité de la surface de l'élément tubulaire à recou- v rir, l'effet du chauffage est alors si grand que,dans cette zone, la matière pulvérulente est mieux frittes qu'à une certaine dis- tance de cette surface, de sorte que la coucne y est, il est vrai, moins poreuse, mais adhère d'autant mieux à la paroi, cependant la partie restante de la couche frittée estsuffisamment poreuse pour -satisfaire aux conditions précitées.
Ventuellement, le métal réparé d'une combinaison de carbonyle, par exemple le fer ou le nickel, peut être mélangé avec une autre matière pulvérulente. On peut le mélanger, par exemple, avec d'autres poudres plus grosses de fer ou de nickel, afin d'é- largir les pores. En outre, l'addition de graphite par exemple, permet de modifier la teneur en carbone de la couche.
L'addition de quelques paurcents d'un alliage contenant en poids 50 % d'alu- minium ou 50 % de fer, alliage qui peut facilement être porté a la forme pulvérulente par voie mécanique, permet d'obtenir une couche frittéc en acier contenant 1 a 2 % d'aluminium, acier au- quel une nitruration permet de donner une très grande dureté su- perficielle.
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Loxsqu'on mélange avec une autre matière, il faut veil- ler à ce que la quantité de Matière additionnelle ne rende pas insuffisant le pouvoir de frittage du métal pulvérulent séparé d'u- ne combinaison de carbonyle, pouvoir de frittage qui est essen- teil pour l'Invention.
Dans une autre forme d'exécution avantageuse de l'in- vention, on procède à des applications répétées d'une couche de métal pulvérulent et à plusieurs frittages. Si, pendant le pre- mier traitement, la température ou la durée du frittage est choi- sie supérieure à celles pendant le traitement suivant, on obtient un effet analogue à celui fourni par le chauffage à haute fréquen- ce.
Ainsi on peut réaliser d'abord une zone de très bonne adhé- rence et de grande résistance mécanique, et ensuite, une zone plus
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poreuse que la prEnütrGt 0 cette forme d''exécution, on'peut agir aussi sur les propriétés de la couche frittée par applica- tion successive de couches comportant des métaux pulvérulents dif- férents; Ceci permet aussi d'éviter les irrégularités que suscite parfois le frittage de couches épaisses.
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Self-lubricating tubular member or element
The invention relates to a metallic coating with capillary activity which forms a self-lubricating surface.
We already have. proposed to constitute such a coating by a porous element, with capillary activity, in gray cast iron.
It has also been proposed to produce a self-lubricating surface without the intervention of such an independent porous element, by applying a layer of powdered metal to a building element and by producing, under high pressure, an assembly. constituting a layer of porous bronze between the layer of pulverulent metal and the surface of the insulation which, for this purpose, is tinned.
It goes without saying that, to achieve this result, it is especially important to simultaneously satisfy two conditions: good adhesion to the material of the element and the coherence of the particles.
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powdered metal. In addition, the pore volume of the layer should not be too large, caz the mechanical strength should be high enough for the practice; for this reason, a pore volume of 50% should be considered as maximum. The minimum pore volume that allows self-lubrication is 15%.
By pore volume is meant the ratio of the specific weight of the material in the porous state to that of the material in the non-porous state.
The Applicant has found that a layer of powdered metal makes it possible to obtain a good self-lubricating construction element, without it being necessary to compress this metal at high pressure. This is particularly important for machine cylinders as well as bearings with hard to reach interior surfaces.
It has been found that the nature of the powdery metal to be used is important and that the powdery metal obtained by separating a combination of carbonyl, for example iron carbonyl or niclccl, is particularly indicated for the preparation. implementation of the invention
This kind of pulverulent metal offers a great advantage: it suffices to heat it to the sintering temperature to obtain a layer which adheres well to the iron and whose structure has sufficient mechanical resistance and the capillary activity required to ensure good self-lubrication * It is therefore superfluous to compress the powdered metal before or during frying.
The invention provides structural elements of iron, in particular ... machine cylinders, bearings and the like, the inner surface of which comprises an adherent and porous layer, the structure of which ensures good capillary action and comprising of the separated metal diane combination of oarbonyl,
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and wherein the pore volume is between 15% and
50%.
The invention further relates to a method of making such tubular members characterized by heating to the sintering temperature after not applying a layer of the powder containing the metal separated from a carbonyl combination.
It should be noted that the self-lubricating layer does not necessarily have to cover the entire interior surface.
Grooves or hollows can be formed therein and filled with a sintered opening in accordance with the invention.
To modify the porosity of the layer, the sintering temperature can be varied between fairly wide limits,
The sintering time also influences the porosity, although to a lesser extent. Preferably, the sintering is carried out in a reducing atmosphere. To promote the adhesion of the layer to the interior surface, it is good to etch this surface in advance.
In carrying out the process, the element can be advantageously rotated during the sintering to ensure uniform heating and to hold the powdered metal in place under the effect of centrifugal forces. It should be noted that the centrifugal forces resulting from the rotation do not always succeed in transferring the layer of pulverulent material, initially Irregular, into a layer uniformly distributed over the interior surface of the tubular unit. This can be achieved by smoothing out the layer of pulverulent material during rotation, using a leveler.
The internal diameter of the construction insulation is decisive for the choice of the angular speed of the rotation.
It has been found that the centrifugal forces sufficient to hold the powder material in place are not always
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large enough to prevent the production of irregularities in the layer during sintering. This danger increases with the thickness of the cheek.
To prevent the pulverulent material from falling from the tubular unit during rotation, a collar, formed by a vertical edge, can be provided which retains it.
The height of this collar must correspond to the desired thickness of the layer. It goes without saying that the amount of pulverulent material must be sufficient to allow aplanlssement mentioned above.
The Applicant has observed that high-frequency heating is particularly suitable for carrying out the process. Close to the surface of the tubular element to be covered, the heating effect is then so great that, in this zone, the pulverulent material is better sintered than at a certain distance from this surface, of so that the layer is, it is true, less porous, but adheres all the better to the wall, however the remaining part of the sintered layer is sufficiently porous to satisfy the above conditions.
Optionally, the repaired metal of a carbonyl combination, for example iron or nickel, can be mixed with another powdery material. It can be mixed, for example, with other larger powders of iron or nickel in order to enlarge the pores. In addition, the addition of graphite, for example, makes it possible to modify the carbon content of the layer.
The addition of a few paurcents of an alloy containing by weight 50% aluminum or 50% iron, an alloy which can easily be brought into powder form by mechanical means, makes it possible to obtain a sintered layer of steel containing. 1 to 2% aluminum, a steel to which nitriding makes it possible to give a very high surface hardness.
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When mixing with another material, care should be taken that the amount of additional material does not make insufficient the sintering power of the powdered metal separated from a carbonyl combination, which sintering power is essential. teil for the Invention.
In another advantageous embodiment of the invention, repeated applications of a powdered metal layer and several sinterings are carried out. If, during the first treatment, the temperature or time of sintering is chosen to be higher than those during the following treatment, an effect analogous to that provided by high frequency heating is obtained.
In this way, it is possible firstly to create an area of very good adhesion and high mechanical resistance, and then a more
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porous than in this embodiment, it is also possible to influence the properties of the sintered layer by successive application of layers comprising different powdered metals; This also makes it possible to avoid the irregularities which the sintering of thick layers sometimes gives rise to.