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" Procédé d'obtention d'objets ou revêtements par agglomération de poudres métalliques." -------0 ------- Demande de brevet français du 15 décembre 1947 en sa faveur.
EMI1.1
La présente in-7ii7-Ff'Fz7-èôn-c-êr-n-e l'obtention d'objets qu revêtements par agglomération de poudres métalliques.
On sait obtenir, par les procédés bien connus de la mé- tallurgie des poudres, et notamment par frittage, éventuellement précédé ou accompagné d'une compression mécanique, de poudres de métal ou d'alliages, seules ou en mélange entre elles ou avec d'au- tres produits pulvérulents, des objets de formes les plus variées, ainsi que des revêtements que l'on fait adhérer, au cours du frit- tage, sur l'objet à revêtir.
Cependant, lorsqu'il s'agit de fabriquer des objets ou revêtements minces ou présentant des parties minces, il est diffi- cile d'obtenir de ces pbjets, revêtements ou parties d'objets pu revêtements, des qualités de résistance mécanique suffisamment élevées.
La présente invention a pour objet un procédé qui permet de remédier à cet inconvénient et d'obtenir, par agglomération de poudres métalliques, des pièces et revêtements minces, par ex- emple des plaques en bandes, présentant de bonnes qualités de ré- sistance mécanique. De plus, les pièces minces obtenues par oe
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procédé peuvent être aisément soumises, après agglomération, à toutes opérations de conformation par découpage, laminage ou cin- trage, ce qui n'est que difficilement réalisable avec les pièces analogues obtenues par les procédés habituels de la métallurgie des poudres.
Le procédé conforme à l'invention consiste fondamen- talement à inclure, dans le corps de l'objet ou revêtement à réa- liser, avant agglomération, une armature ajourée de faible épais- seur, puis à procéder à l'agglomération par les procédés de la mé- tallurgie des poudres.
L'armature sus-mentionnée peut être constituée par exemple par une ou plusieurs couches de toile métallique ou de treillage métallique connu sous le nom de "Métal Déployé", par une lame ou plaque métallique perforée ou crevée avec ou sans em- boutissage ou autre opération de préformation, ou par tout autre support mince analogue.
La présence d'ajourages dans l'armature permet de réa- liser une adhérence parfaite l'une avec l'autre des parties de la pièce se trouvant de chaque côté de cette armature.
L'armature incluse dans la masse de la pièce ou revê- tement ainsi fabriqué peut être entièrement intérieure à cette masse ou-présenter une ou plusieurs parties faisant saillie hors de cette masse et permettant d'assurer la liaison de la pièce ou du revêtement avec un support extérieur. Ces parties en saillie, qui peuvent être obtenues en faisant subir à l'armature des opé- rations d'emboutissage, de découpage, de crantage, de cintrage ou toute autre opération analogue, avant ou après l'agglomération de la poudre, ou encore par adjonction au support d'éléments acces- soires pouvant affecter, par exemple, la forme de lames, de poin- tes, de boucles ou d'étriers.
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Le procédé conforme à l'invention peut être mis en oeuvre on noyant l'armature au sein de la poudre métallique lors- que celle-ci est introduite dans le moule dans lequel elle doit subir le frittage. On peut encore saupoudrer sur leurs deux faces une ou plusieurs couches de toile métallique serrée, à l'aide de la poudre dont on veut constituer l'objet ou le revêtement, puis procéder à l'agglomération par frittage, éventuellement sous pression.
Dans le cas où lion désire obtenir des bandes de grandes longueurs, dans lesquelles pourront être découpés des élé- ments, le procédé peut être réalisé en continu. A cet effet, on peut, par exemple, répandre la poudre à agglomérer, en couche ré- gulière d'épaisseur uniforme, sur un ruban de toile métallique ou armature analogue, reposant lui-même sur un ruban sans fin on une matière à laquelle la poudre n'est pas susceptible d'adhérer par chauffage en dessous de son point de fusion, tel que l'alumi- nium ou certains de ses alliages, ou le cuivre recouvert d'une couche do chrome.
L'onscmblc, se déroulant d'un mouvement unifor- mo, est passé ensuite dans un premier four à atmosphère réductri- ce dans lequel la poudre subit un premier frittage ou préfrittage, à une température suffisamment élevée pour donner une certaine cohésion à l'ensemble poudre-armature, et permettre sa manipula- tion à l'état isolé. A sa sortie de cc four, la bande ainsi ag- glomérée est détachée de son support et est conduite entre les cylindres d'un laminoir qui la comprime, après quoi la bande com- primée ost à nouveau passée dans un four à atmosphère réductrice dans lequel elle subit le frittage définitif.
La nature du métal constituant le support est de pré- férence choisie pour que la poudre à agglomérer soit susceptible d'achérer sur oc dernier par frittage. D?ns le cas de poudres multi-métalliqucs à agglomé@@r sur une armature de toile métallique,
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il peut être avantageux d'utiliser une toile composite, présentant par exemple une trame en un métal et une chaîne en 'un autre métal chacun des -létaux constitutifs étant choisi pour son affinité aved l'un des constituants de l'alliage. C'est ainsi que, dans le cas de J'agglomération d'une poudre d'alliage, de bronze, on peut uti- liser une toile comportant une trame en cuivre et une chairie en fer.
Le métal constituant le support peut aussi, dans ce cas, et selon l'invention recevoir une -réparation particulière, propre à favoriser l'adhérence parfaite de la poudre à sa surfa- ce.
En particulier, le support peut recevoir, avant d'être nové dans la poudre, une sous-couche adhérente formée de grains métalliques de granulométrie régulière et de préférence plus élevée que celle de la poudre, grains que l'on fait adhérer au supcort -car chauffage au-dessous du point de fusion des grains.
Le procédé conforme à l'invention trouve une applica- tion 'particulièrement intéressante dans la fabrication de revête- ments antifriction pour coussinets, auquel cas il est particuliè- rement avantageux d'utiliser, comme pondre constituante, une poudre d'alliage cuivre-plomb obtenue car le procédé décrit dans la de- mande de brevet déposée le même jour par les inventeurs, pour :
"Procédé d'obtention depoudres d'alliages ou complexes métalliques" et qui consiste à disperser en fines gouttelettes, à l'aide d'un courant gazeux sous pression, un alliage formé par fusion à très haute température d'une baguette compl@xe formée par accolomont
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des métaux destines à entrer dans la composition de la poudre d'alliage, puis à faire subir une trempe à l'alliage dispersé pondant qu'il se trouve encore à l'état de dispersion.
On a représenter au dessin annexé, divers exemples de réalisation de l'invention. Dans ce dessin :
Fig. 1 est une vue partielle, en coupe transversale, d'un palier muni d'un coussinet réalisé conformément à l'invention;
Fig.2 est une vue en coupe d'une bande mince et sou- ple à armature métallique destinée à former un coussinet;
Fig. 3 et 4 sont respectivement une coupe transversa- le et une vue par dessus d'une variante do réalisation d'une tel- le bande;
Fig. 5 est une coupe transversale d'un palier muni d'un coussinet forme d'une bande conforme à celle do fig. 2;
Fig. 6 est une coupe transversale partielle d'un pa- lier analogue muni d'un coussinet réalisé à l'aide d'une bande du type représenté aux fig. 3 et 4.
Tel qu'il est représenté à la fige 1, le coussinet comporte une armature perforée 1, en acier par exemple, oylindri- que ou sensiblement telle, noyée dans une masse de revêtement an- tifriction 2, cette armature comportant, sur sa génératrice infé- rieure, une proéminence la émergeant do la masse antifriction 2 de façon àvenir se loger dans un évidement 3a ménagé dans le corps 3 du palier.
De plus, le coussinet porte des rainures 6 et 7 et des trous de graissage 8, venant en coïncidence avec dos canaux d'arrivée d'huile 9 ménagés dans le corps du palier 3, suivant la technique habituelle, mais avec cette différence qu'il est possiblo, conformément à l'invention, d'obtenir directement ces trous et rainures au frittage, évitant ainsi toute perte de métal à enlever au cours d'un usinage qui se trouve aussi supprimé.
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Pour la fabrication d'un tel coussinet, l'armature dé- coupée préformée avec éventuellement son ou ses emboutis tels que la, est Mise en place dans un inouïe avec, sur chaque face, une couche de poudre, devant constituer par la suite l'alliage de frottement, par exemple un alliage cuivre-plomb à 30 % de plomb obtenu conformément à la seconde des demandes de brevet sus-men- tionnée, do telle façon que la dite poudre pénètre bien dans tou- tes les ouvertures 5 ménagées à cet effet dans l'armature. Les couches de poudre peuvent être de différentes épaisseurs suivant la dimension et l'importance du coussinet; elles peuvent varier ontre un demi millimètre par exemple et plusieurs millimètres.
Le moule et son contenu sont alors portés à une terr.pé- rature de l'ordre de 400 C. pour réaliser un préfrittage donnant une certaine cohésion à l'ensemble poudre-armature, ce qui permet lesmanipulations ultérieures.
On place ensuite l'ensemble- poudre-armature, dans un moule,de préférence métallique, présentant exactement en creux les dimensions de la pièce à obtenir, au retrait près, et l'on soumet le tout à une pression de l'ordre de 100 à 1000 kg./cm2. soit sous le forme d'un choc soit par une charge statique pro- gressive.
Dans cette opération, les grains de poudre se trouvent rapprochésde façon à augmenter leurs surfaces de contact.
Cette mise en forme et à dimension exactes étant opé- rée, on chauffe 1 '.on semble poudre-armature à une température plus élevée que celle du préfrittage, pour réaliser le frittage défini- tif. Dans le cas de l'alliage cuivre-plomb susmentionné, cette température doit être de 750 à 850 C. environ.
Enfin, la pièce frittée peut éventuellement être sou- mise à une dernière opération de calibrage définitif, soit pour
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en resserrer les grains, notamment en certaines de ses parties, soit pour calibrer lesfermes ou épaisseurs.
On voit que le revêtement antifriction ainsi obtenu peut être ainsi rendu très mince sans risque d'arrachage, grâce à la présence de l'armature 1 entièrement noyée dans le dit revê- tement.
De plus, la présence de renforts et d'organes de mise en place, tels que la, ménagés dans 1 'armature elle même assurent d'autre part un centrage et une mise en place parfaits du cous- sinct, sans risque d'arrachage ou de déplacement.
On peut encore fabriquer une bande continue, composée do la poudre agglomérée et de son armature, puis découper dans cette bande des éléments de longueur voulue pour former'le revê- tement antifriction du coussinet, ces éléments étant ensuite mis en forme.
La bande représentée à la figure 2 qui comporte une armature de toile métallique 10 noyée dans de la poudre frittcc 11 est obtenue cn enrobant de la dite toile à l'aide de la poudre à agglomérer en disposant le tout sur une bande support cn forme de coupelle, constituée en un matériau auquel la dite poudre ne peut adhérer, par exemple aluminium ou cuivre recouvert superfi- ciellement de chrome, puis par frittage de cotte poudre, de pré- férence précédé d'un préfrittage et d'une compression intermé- diaire à plat, opérations pouvant être réalisées soit de façon discontinue,soit de préférence, en continu, à la suite -les unes des autres sur une seule machine convenablement équipée.
On peut ainsi obtenir une bande très minco, par exem- ple de 3/10 à 5/10 de millimètre d'épaisseur, dont l'armature 10 peut constituée par une toile d'acier et le revêtement 11 par un alliage cuivre-plomb, un bronze ordinaire ou au glucinium ou tout autre alliage ayant des qualités d'élasticité de résistance
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et de résilience élevées.
Dans la bande représentée à la figure 3, l'armature est noyée sur touto la largeur. Elle peut aussi, suivant un mode de réalisation particulière de l'invention n'être noyée que par- tiellement dans la poudre, ainsi qu'il est représenté aux figures 3 et 4, ceci dans un but d'économie.
Dans ce dernier cas l'armature 10 dépasse de chaque côté, en 10a, lOb, la masse frittée 11.
Un palier destiné à être garni de coussinets consti- tués ^ partir de telles bandes peut être réalisé ainsi qu'il est représenté à titre d'exemple aux figures 5 et 6.
Ce palier comporte deux demi-paliers 13 et 14, assem- blés à l'aide de prisonniers 15 sur lesquelles viennent se visser des écrous de serrage 16. Four faciliter la compréhension, le pa- lier a été représenté incomplètement serrée aussi bien à la figure 5 qu'à la figure 6.
Sur leurs faces de contact l'un avec l'autre, les demi-paliers 13 et 14 comportent, de part et d'autre de l'alésage, une double ondulation telle que les parties en saillie 17 d'un demi-palier viennent s'engager exactement dans les parties en creux 18 de l'autre.
Deux éléments de coussinet 19 et 20, obtenus par dé- coupage, dans la bande de la figure 2 ou celle des figures 3 et 4, de longueurs égales à celle du coussinet, par exemple suivant 6-6', 7-7' dans le cas de la figure 4, sont disposées respective- ment sur les portées des demi-coussinets 13 et 14, la largeur des bandes initiales ayant été déterminée peur que ces éléments dé- passent de chaque côté des portées en s'engageant sur les ondula- tions 17-18 des.demi-paliers. La souplesse des bandes initiales permet aux dits éléments de coussinet d'épouser exactement les @
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formes des portées et ondulations.
On serre alors les deux demi-paliers l'un contre l'autre après y avoir introduit l'arbre correspondant 21, l'alésa- ge du palier et le diamètre D de l'arbre ayant été soigneusement mesurés et l'épaisseur E des bandes dont sont formés les coussi- nets ayant été choisie telle que A = D + 2 E + J, J désignant le jeu qui doit être laissé entre le palier et l'arbre. Les éléments de coussinet 19 et 20 se trouvent énergique ment pinces entre les demi-paliers et maintenus parfaitement en place, sans glissement possible, grâce aux ondulations 17-18.
Selon le cas, c'est-à-dire selon que l'on utilise une bande conforme à la figure 2 ou aux figures 3 et 4, les parties de coussinet pincées entre les armatures sont de la même nature que le reste du coussinet (fig. 5) ou sont constituées par les seules parties 10a et 10b d'armature dépassant de part et d'autre du revêtement 11, la largeur de ce dernier ayant été calculée en conséquence (fig. 6).
Dans ce mode de montage, le jeu entre l'arbre et son coussinet peut être réglé de deux façons différentes suivant la qualité du métal de frottement choisi.
Dans un premier mode d'assemblage, et en particulier pour des métaux anti.-friction de qualité ordinaire, on choisit l'épaisseur de la bande de façon à ménager le jeu nécessaire J au bon fonctionnement de l'arbre dès sa mise en route.
Mais il est préférable de procéder comme suit, ce qui permet d'assurer un montage au plus juste, et de plus, de rendre l'opération d'ajustage en quelque sorte automatique, le réglage du jeu se faisant de lui-même. On se servira à cet effet de sur- faces de frottement telles que celles décrites plus haut.
Dans la technique de fabrication de ces surfaces on
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a vu que l'en est amenée après agglomération des globules calibrés constituant la poudre de frittage, utilisée à cet effet, à com- primer, forger ou frapper la masse obtenue, en vue de resserrer le métal.
Cette opération peut, en particulier n'ôtre que par- tiellement effectuée et être suivie ou non/d'opérations de re- euit, suivant l'alliage utilisé, ce qui permet de monter le cous- sinet sans jeu appréciable puis de former la surface de frottement sur l'arbre lui-même, par serrage du coussinet, suivi d'un choc brutal, tel qu'un coup de marteau sur l'un des demi-paliers, par exemple, ou bien aussi suivi d'une pression déterminée exercée sur l'assemblage de façon à forcer l'arbre à faire sa place lui- même .
Cette technique n'est évidemment applicable qu'avec des surfaces de frottement ne pouvant gripper, même à sec, comme c'est le cas avec certaines surfaces préconisées dans la présente description et notamment des alliages de cuivre et plomb en solu- tion solide trempée, ou le plomb apparaît à l'état libre qu'au moment où il y a contact effectif des métaux en présence, frot- teurs et frottés, empêchant ainsi le grippage et assurant par là une lubrification parfaite de l'ensemble.
On conçoit clairement que les mêmes processus peuvent être suivis pour la fabrication de tous objets, pièces ou revête- ments autres que des revêtements de coussinet, la forme de la cou- pelle, dans le cas d'un frittage préalable dans un moule, étant adaptée au résultat cherché. C' est ainsi que l'on peut, par exem- ple, appliquer l'invention, de façon particulièrement avantageuse, à la fabrication de garnitures de freins ou d'embrayages, la sail- lie à l'extérieur d'une partie de l'armature support permettant des simplifications constructives faciles à imaginer.