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"Perfectionnements apportés aux procédés pour l'obtention de surfaces lisses du genre de celles à faire comporter, notamment, aux coussinets".
L'invention, est relative aux procédés pour le traitement de certaines pièces, notamment métalliques et, en particulier, pour l'obtention de surfaces lisses ; et elle vise plus particulièrement, parmi ces procédés, ceux pour l'obtention des surfaces de travail des cous- sinets ou autres pièces de ce genre (notamment pour les arbres des moteurs dans les domaines techniques tels que ceux de l'aviation ou de l'automobile, ou dans tous autres). elle a pour but, surtout, de rendre ces procédés tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique, notamment en ce quiconcerne la simplicité d'exécution et le fini des opérations.
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Elle consiste principalement -- pour ce qui est des procédés pour réaliser les surfaces de -travail des coussinets ou autres pièces de ce genre -- à avoir recours à une métallisation par projection, notamment àl'aide de pistolets pulvérisateurs du type à fil ; et, plus spécialement dans le cas où l'on utilise pour la projection au moins deux métaux non miscibles, à avoir recours à un fil "compound", c'est-à-dire avec une âme établie en l'un desdits métaux et une gaine établie en l'autre métal (étant entendu qu'un tel procédé s'applique, d'une façon générale, à la métallisation par projection de tous alliages, pour n'importe quelle application autre que la préparation des coussinets).
Elle comprend, mise, à part cettelisposition principale ., certaines autres dispositions qui s'utili- sent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment : une deuxième disposition -- relative aux procédés pour disperser l'une dans l'autre deux phases différentes, métalliques ou autres -- consistant à mettre en oeuvre lesdits procédés sur un support animé de mouvements vibratoires à fréquence élevée, notamment en utilisant la magnétostriction du fer, ou autre métal, en liaison avec un dispositif générateur à ultrasons ;
une troisième disposition consistant à recourir, préalablement à l'opération de dépôt du métal ou alliage antifriction ou autre, '-, un procédé ou traitement pour augmenter l'adhérence sur la, surface destinée à recevoir ce dépôt, ce procédé utilisant par exemple une couche intermédiaire d'un métal approprié (notamment du cuivre, dans le cas d'antifriction en bronze au plomb) ;
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une quatrième disposition consistant à soumettre les surfaces, aprèsdép8t du métal, à un traitement ther- mique approprié dans une atmosphère les laissant à l'abri des altérations ;
une cinquième disposition consistant à utiliser, pour la projection ou en vue de toutes applications, un fil complexe contenant au moins une matière, notam- ment minérale, propre à s'opposer aux altérations, oxydations etc... un tel fil étant de préférence obtenu par étirage ou tréfilage ; une sixième disposition consistant à incorporer du graphite au métal ou alliage à projeter ; une septième disposition consistant à utiliser, d'une façon générale, un procédé de trélifage pour, incorporer l'un à l'autre au moins deux métaux miscibles ou non miscibles et cela, notamment, dans le cas où., les métaux étant miscibles, leur alliage ne serait ce- pendant pas tréfilable.
(bronzes à l'étain, par exemple) ; une huitième disposition consistant à recourir, ,pour adapter sur une pièce (en particulier un coussinet), une couche mince d'un métal ou alliage, à un support intermédiaire établi avantageusement en une tpile (mé- tallique ou non) que l'on imprègne, notamment par pro- jection, du susdit métal ou alliage.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application (notamment celui pour lequel on l'applique aux procédés pour l'obtention des surfaces de travail des coussinets), ainsi que ,certains modes de réalisation, desdites dispositions ; et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les organes obtenus à l'aide des ' procédés du genre en question et comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres
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à leur établissement, ainsi que les ensembles comprenant de tels organes.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
La figure 1, de ces dessins, montre,en pers- pective schématique, un appareil pour l'obtention des surfaces de travail d'un coussinet, cet appareil étant établi conformément à l'invention,
Les figs. 2 et 3, enfin, montrent, respective- ment en coupes axiale et transversale,un ensemble de plusieurs éléments concentriques, destiné à être tréfilé, le tout étant conforme à l'invention.
Selon l'invention et, plus spécialement, selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il sem- ble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, disposant par exemple d'un coussinet ou d'un support de coussinet 1, en tout métal approprié du type de ceux utilisés pour ce genre d'organes, et se proposant d'établir ses surfa- ces de travail 2, on s'y prend cornue suit ou de façon analogue.
Or. métallise par projection la. paroi de coussinet à revêtir, en utilisant à cet effet l'un des procédés de métallisation connus,notament celui qui consiste utiliser un pistolet métalliseur dans lequel le métal est amené sous une forme appropriée, de préfé- rence sous forme d'un fil, pour être fondu par tous moyens (par exemple de type oxy-acétylénique ou élec- trique),
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Et, pour ce qui est de la matièredont on constitué ledit fil,, on la choisit en fonction de la nature du revêtement à obtenir, ce pour quoi, notamment, on a recours :
soit à un seul métal de base, tel que le plomb, le cuivre rouge, 1' aluminium, le magnésium, éventuellement additionné de relativement faibles proportions d'un ou plusieurs.métaux propres à modifier les propriétés méca- niques du coussinet ; soit à plusieurs métaux de base, notamment tels que ceux mentionnés plus haut, éventuellement avec des addi- tions -comme ci-dessus.
Dans ce dernier cas, qui va plus spécialement être envisagé ci-dessous, il semble indiqué de recourir à un fil compound, c'est-à-dire dans lequel les métaux sont juxtaposés de façon continue avec, par exemple, une âme établie en l'un des métaux de base et au moins une gaine établie en l'autre métal. Dans la plupart des cas, les métaux de base à projeter seront des métaux non miscibles (plomb et cuivre, plomb et aluminium, etc..), de sorte que la disposition précédente permettra, malgré cette absence de miscibilité, d'obtenir'des fils parfai- tement homogènes, avec l'obtention, sur les surfaces à recouvrir, d'une répartition constante des métaux consi- dérés. Au surplus, un tel fil compound sera obtenu aisé- ment par étirage, à condition que les métaux soient tréfilables.
On a, recours par exemple, pour un tel fil, à une âme en plomb qui sera enrobée par tout autre métal, tel que le cuivre ou ses alliages, ou l'aluminium ou ses alliages, ou encore le magnésium pur ou ses alliages, etc...
Le rapport des constituants du métal d'apport destiné à former le coussinet sera, en pareil
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cas, déterminé en faisant varier convenablement le dia- mètre de l'âme de plomb par rapportau diamètre extérieur du fil prêt à être utilisé. C'est ainsi par exemple que, pour un alliage de cuivre et de plomb devant con-tenir 30 Va de plomb, le diamètre de intérieure en plomb serait de l'ordre de 2,5fois plus petitque le diamètre extérieur du fil, de dernier diamètre pouvant bien entendu varier dans de larges limites :par exemple, entre50/100 de mm et 200/100 de mm.
Il convient de noter que, pour éviter toute oxydation superficielle du coussinet ou du métal d'ap- port, on aura intérêt à utiliser comme fluide pour pulvé- riser le métal, non pas de l'air, mais du gaz neutre, tel que l'azote ou le gaz carbonique.
Pour obtenir le diamètrefinal désiré, on procède par exemple par tréfilage, c'est-à-dire en par- tant d'une ébauche constituée pax plusieurs couches con- centriques des métaux choisis, et en la soumettant à plusieurs passes successives de tréfilage dans des appa- reils appropriés d'un type connu. Mais il va de soi que tous autres moyens pourraient être utilisés pour obtenir les fils complexes en question.
Par ailleurs, il peut tre nécessaire, pour conduire convenablement l'opération de métallisation, d'effectuer un refroidissement du coussinet pendant ladite opération ;ce pour quoi il suffit, par exemple, de placer le coussinetdans un appareil échangeur de chaleur permettant de maintenir la température à une valeur connue et définie, suffisamment basse pour éviter lesdites oxydations.
,
On peut, dans le même but, prévoir des moyens notamnient combinés au. pistolet, pour permettre le balaya-
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ge du coussinet par .un jet de gaz réducteur, par exemple de l'hydrogène porté à une température définie.
On a montré à cet effet, sur le dessin, un .bloc métallique creux 3 traversé par une circulation d'eau 4-5 et agencé de façon à recevoir, à sa partie supérieure, le coussinet 1,
En procédant ainsi qu'il vient d'être dit et par des réglages déterminés, il est possible d'obte- nir, sur la paroi du coussinet, une surface de travail relativement mince (par exemple 5/10 de mm au maximum, voire davantage) présentant.un grain homogène de 30 à 50@ de dimension moyenne.
L'adhérence d'un tel dépôt est parfaite et peut d'ailleurs être augmentée par des moyens propres à amener la surface à recouvrir à un état préalable propice à l'adhérence, moyens tels que, par exemple : zingage, étamage, pulvérisation d'aluminium pur, grattebrassage, parkérisation, sablage fin au sable ou à la grenaille d'acier, etc...
Il est entendu que la manoeuvre du pistolet peut être soit manuelle, soit automatique ; notamment,' on peut monter le pistolet sur un support fixe et animer le coussinet d'un mouvement approprié pendant l'opéra- tion de projection, ou procéder de façon inverse.
Enfin, une fois le dépôt obtenu, il convien- dra généralement d'en augmenter la compacité à l'aide d'outils appropriés exerçant une pression déterminée et travaillant à une température inférieure à celle de fusion du métal ou des alliages d'apport, voire même travaillant à froid.
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En ce qui concerne la pression à adopter pour ces outils, elle sera calculée par la connaissance de la pression maximum à faire supporter au coussinet.
C'est ainsi qu'un coussinet d'aviation pourra être pressé entre 200 et 300 Kgs par cm2.
Ce passage à la presse peut se faire avant gratte-bossage de la, surface et après imprégnation du coussinet par une huile de graissage appropriée.
Selon une autre disposition de l'invention -- susceptible, le cas échéant, d'être utilisée isolé- ment, chaque fois qu'il s'agira d'améliorer la dispersion d'au moins deux phases l'une dans l'autre --, on soumet le coussinet, au cours de la préparation de ses surfaces de travail, à une action vibratoire à une fréquence très élevée, par exemple à une fréquence ultrasonique (notam- ment de l'ordre de 20.000 à 50.000 périodes).
Il suffit Par exemple, à cet effet, de faire supporter le bloc métallique tel que 3 par une armature 6, en nickel ou autre métal, relie,de façon appropriée, à un générateur ultrasonique 7 d'un type connu, à magné- tostriction ou autre système du même genre.
L'action d'un tel système est d'améliorer la dispersion du ou des divers métaux utilisés pour la projection dans le métal dont est constitué le support de coussinet.
Et, ou bien on se contente de procéder comme il vient d'être dit, ou bien on a recoursen outre à certaines dispositions qui vont maintenant être exposées.
Selon l'une d'élles, on effectue un traite- ment qui tend à accroître l'adhérence du métal ou alliage antifriction considéré sur la surface à recouvrir.
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A cet effet, on peut prévoir tout d'abord un nettoyage convenable de ladite surface, par sablage, soufflage à air comprimé, étamage, etc,., Il va de soi que ce traitement peut être mis en oeuvre, ou bien sur la carcasse même du coussinet (notamment lorsqu'elle est en acier doux), oU,bien sur le métal antifriction pouvant encore rester sur celui-ci, dans le cas où il s'agit d'un coussinet usagé dont la surface antifriction peut être profondément rayée et même partiellement décollée ou arrachée.
L'étude micrographique montre par ailleurs que, lorsqu'il s'agit d'un coussinet au bronze au plomb, la liaison entre la carcasse et le métal antifriction se fait exclusivement par le cuivre.
Il y a donc intérêt, selon une autre dispo- sition de l'invention, à.-recouvrir le coussinet, préala- blement à la métallisation proprement dite, d'une sous- couche d'un métal approprié favorisant l'adhérence, c'est-à-dire, dans le cas envisagé ci-dessus, une couche de cuivre ou d'un alliage approprié (par exemple une couche de 1/100 à 1/10 mm. de bronze à l'étain à 6 % d'étain, en particulier dans le cas du rechargement d'un coussinet au bronze au plomb). Le dépôt de cette pre- mière couche s' effectuera, de préférence, aussi par mé- tallisation et sera suivi, immédiatement après ou ulté- rieurement, par le dépôt de la couche de métal ou alliage antifriction proprement dite.
Selon encore une autre disposition, il est avantageux de soumettre le coussinet, une fois chargé, à un traitement à haute température, de préférence au delà de 700 , dans une.atmosphère convenablement réduc- trice ou dans un milieu désoxydant (notamment dans l'anhydride borique ), ledit traitement pouvant être réalisé par exemple :
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soit pendant quelques minutes avec, aussitôt après, refroidissement rapide à la température ordinaire, en particulier par trempe à l'eau froide purou additionnée de produits anti-oxygène ou réducteurs ; soit en chauffant pendant quelques heures, avec refroidissement lent dans 1'atmosphère réductrice jasqu'à la température ordinaire, puis immersion dans un bain d'huile approprié, si l'on travaille en continu.
Un tel procédé permet, comme le montre l'examen micrographique, d'assurer une continuité absolue) dans un coussinet venant d'être rechargé, entre la couche d'antifriction venant d'être projetée et la couche d'antifriction ancienne.
Au surplus, il est économique, puisqu'il permet de réutiliser des carcasses usinées à la cote, donc coûteuses, qui, jusqu'à présent, étaient perdues.
Selon une autre disposition de l'invention relative au cas où l'on emploie un fil compound comple- xe -- disposition qui peut s'utiliser isolément, c'est- à-dire quelles que soient les applications d'un tel fil que l'invention entend donc protéger en soi --, on in- troduit dans l'âme de celui-ci (ou dans l'une des couchée concentriques) un produit qui contribue à améliorer les propriétés de l'alliage antifriction, notamment un désoxydant ;on peut ainsi assurer, après pulvérisation, une répartition homogène dudit produit, de sorte que les grains obtenus sont entièrement débarrassés d'oxyde.
Il est, bien entendu, possible à l'homme de l'art d'imaginer de nombreux modes de réalisation de cette disposition, mais on va se contenter d'indiquer ci-après divers types d'alliages,à titred'exemples.
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Dans un premier mode de réalisation, on uti- lisera par exemple un fil de métaux purs tels que cuivre, fer, aluminium, argent, avec une âme de flux destinée à solubiliser les oxydes correspondants. Ce flux peut être constitué, entre autres produits, par de l'anhydride bori- que pur ou additionné de permanganate du métal corres- pondant, ou encore par des fluorures alcalin, s simples ou doubles, comme le cryolithe. On peut ajouter aussi, éventuellement, un plastifiant combustible, par exemple à base de stéarine ou de cellulose, ou des produits de polymérisation.
Selon un autre mode de réalisation, relatif à un fil compound contenant du plomb, on a recours à un fil de ce genre dont l'âme est constituée, non pas par du plomb fondu pur, mais par un mélange de plomb pulvérisé ou, mieux encore, réduit en copeaux très fins (imbibés ou non d'une trace d'huile ou d'alcool) et d'unflux tel que mentionné plus haut. Ce dernier représentera, par exemple, 0,5 à 10 % du poids total du fil. Le plomb en fins copeaux peut contenir de l'étain ou du cuivre finement divisé (0,5 à 2 % par exemple) quand ces corps additionnels sont susceptibles d'améliorer la mouilla,- bilité du métal de base (cuivre, aluminium, argent) et du plomb.
Selon un autre mode de réalisation, qui est illustré sur les figs. 2 et 3 , on réalise par exemple un fil compound avec une âme de flux par plu- sieurs éléments concentriques tels que représentés sur le dessin, le tout' constituant un bloc que l'on peut ensuite réduire au diamètre, final cherché par passages successifs à travers des filières appropriées.
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A supposer que ces différentes couches soient constituées, de l'extérieur vers l'intérieur, par du cui- vre 10, du plomb 20 et du flux 30, on procède par exemple de façon telle : que la couche de cuivre soit constituée par un tube extérieur en ce métal (cuivre rouge par exemple), que l'âme de flux 30 soit introduite dans un petit tube 40 situé à l'intérieur du premier et à parois relativement minces ; et, enfin, que le plomb 20 soit introduit, par exemple coulé, dans l'espace annulaireséparant les deux susdits tubes et fermé à sa partie inférieure par un bouchon 60.
L'ensemble,ainsi préparée est fermé à sa partie supé- rieuère, par exemple par déformation, en 50 aprbs quoi on peut l'introduire dans la filière.
Lesrapports des a diamètres des diverses couches sont, bien entendu, calculés de façon à permettre d'obtenir, lorsde la, fusion et de la pulvérisation, la composition cherchée.
La pratique montre qu'on obtient aisément, à partir d'un diamètreextérieur d de par exemple 7 à 8 cm, un diamètre final, après tréfilage, de l'ordre de 4 mm. ou moins encore.
Un autre mode de réalisation consiste à incorporer dans le fil bi-métallique du graphite en paillettes microscopiques ou colloïdales. On obtient ainsi des produits antifriction poreux et autolubrifiants.
Les teneurs en graphite seront par exemple de 1 à 20 % du poids du fil compound.
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Selon encore un autre mode de réalisation, relatif au plomb animonié, on a recours à des fils com- pound agencés de la façon suivante. On rappellera d'abord qu'il est impossible de tréfiler le plomb antimonié à 8 %, de même que le régule classique pour coussinets, dont la composition est par exemple de : plomb ..... 84 ou plomb ..... 81 antimoine ... 16 antimoine , .. 17 cuivre 2 En effet, la présence d'antimoine augmente les difficultés de tréfilage en fonctian de sa teneur. On remédie à cet inconvénient en agençant des fils compound dont le corps est en plomb pur ou allié à l'étain et dont l'âme est en antimoine pulvérulent pur ou additionné de cuivre ou de plomb, ainsi que de flux désoxydant et de plastifiant si nécessaire.
On peut faire la même remarque en ce qui concerne la préparation d'un bronze à l'étain avec des teneurs en étain de l'ordre de 30 %. On sait en effet qu'un alliage de ce genre n'est pas tréfilable. Par contre, le tréfilage devient possible si l'on part d'un tube de cuivre rouge relativement épais à l'inté- rieur duquel on introduit ou on fond de l'étain pur, cet ensemble étant introduit dans les appareils de tréfilage, comme prévu ci-dessus.
L'invention s'étend encore à une autre dis- position -- pouvant s'appliquer d'une façon générale à l'obtention de couches minces d'un métal -- selon la- quelle on a recours, pour déposer ladite couche, à un support intermédiaire relativement mince et, de préfé- rence, souple, notamment à une toile métallique. On sait, en effet, que l'adhérence du métal antifriction sur son support doit toujours être suffisante pour ré- sister à l'arrachement ; mais, d'autre part, les efforts
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d'arrachement auxquels le métal antifriction est soumis peuvent être notablemont dissemblables dans leur va,leur absolue et leur nature, suivant les applications.
C'est ainsi qu'il y a une grosse différence entre un palier de moteur électrique etun coussinet de moteur diesel ( celui- ci se caractérisant par des chocs violents et répétés).
La susdite disposition permettra d'obtenir, dans chaque cas, une surface antifriction appropriée à l'usage auquel elle est destinée, son montage sur son palier étant des plus simples et pouvant avoir lieu, notamment, par soudure ou collage convenable du support souple préalablement traité.
Il convient de direque le dépôt du métal antifriction sur ce support se fera de préférence par projection, comme ci-dessus, la présence des saillies assurant l'accrochage mécanique du bimétal projeté, de façon à obtenir un ensemble très homogène.
Avantageusement), on procédera à un traitement thermique pour accroître encore cette homogénéité et assurer à l'ensemble une souplesse et une déformabilité suffisantes pour permettre la mise en place et la soudure,
A titre d'exemple, on pourra déposer un bron- ze -au plomb à 30 % de plomb sur une toile fine de bronze à l'étain à 6 % d'étain ou de cuivre rouge par (rosette).
La chaîne et la trame de cette toile peuvent être tissées de façon à présenter des aspérités favorables -- l'accro- ci?age du bimétal, d'un coté, et à l'accrochage de la soudure (métallique ou non) de l'autrecôté.
Il est d'ailleurs à noter que le tissu ou treillis servant de support pourrait être autreque métallique et, notamment, êtreconstitué en une matière plastique, voire en une matière aisément destructible,
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telle que papier, jute, tissu textile imprégné ou non, etc... Dans ce dernier cas, le traitement thermique subséquent au dép8t du métal pourrait assurer la d@truc- tion du support, de façon à, donner lieu, finalement, à une couche ne contenant plus que le métal antifriction seul.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut établir des surfaces de tra- vail de coussinet présentant de nombreux avantages par rapport à celles obtenues à l'aide des procédés usuels, notamment : une plus grande homogénéité physique, un prix d'établissement plus modéré, et la possibilité de supprimer tout contrôle d'adhé- rence par rayonsX ou autre méthode usuelle, cela en rai- son de la perfection de l'homogénéité obtenue.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle.en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles pour lesquelles on utiliserait les fils complexes spécifiés ci-dessus et notamment obtenus par tréfilage pour toutes applications autres que celles plus spécialement relatives aux coussinets.