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"Perfectionnements aux alliages pour coussinets."
La présente invention est relative aux alliages pour .coussinets, c'est-à-dire, à des alliages qui sont utilisés dans la fabrication de coussinets lisses destinés à soutenir des élé- ments rotatifs, ou mobiles de toute manière, d'une machine, le but de l'invention étant de fournir un alliage perfectionné ayant de meilleures propriétés physiques et mécaniques que les alliages antifriction à base d'étain ou de plomb.
Les conditions régnant dans les coussinets d'une ins- 'tallation moderne, telle que des moteurs à combustion interne, sont à l'origine d'efforts toujours plus grands, et ceux-ci aug-
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mentent les températures régnant dans ces coussinets. On a fait face, de deux manièresà ces conditions plus'rigoureuses. La pre- mière consiste à diminuer l'épaisseur des alliages pour coussinets, à base d'étain ou de plomb, jusqu'à ce que les couches de ces alliages, qui constituent la surface mobile, en soient plus que de quelques millimètres de pouce d'épaisseur.
La seconde manière de faire face à ces efforts consiste à utiliser un type différent d'alliage, ou mélange de métaux, ayant une plus grande 'résistance mécànique aux températures plus élevées de travail, par exemple des alliages de cuivre et de plomb ou de plomb et de bronze.
Ceux-ci ont le cuivre ponr base et contiennent des proportions de plomb qui peuvent atteindre environ 30%.
Ces deùx solutions ont donné lieu à certains désavan.- tages. Il est difficile d'appliquer de très fines couches d'al- liages à base d'étain ou de plomb, spécialement lorsque les coussin nets sont de grandes dimensions.,Dans le cas de la réparation de moteurs, il est souvent nécessaire de réduire le diamètre des- manetons et des tourillons, afin d'éliminer la forme ovale provo- quée par l'usure. Cette diminution des diamètres doit 8tre com- pensée en augmentant l'épaisseur du métal de doublage ou de re- chargement formant l'alésage. Le revêtement intérieur plus épais est incapable de supporter les lourdes charges) et le métal de doublage plus épais soulève des problèmes de production.car il amoindrit les séries de coussinets qui peuvent être fabriquées suivant un type identique quelconque.
Les désavantages des alliages à base de cuivre sont qu'ils ont un point de fusion élevé et qu'ils augmentent, par con- séquent, le coût de fabrication. De même, les alésages ne peuvent pas être redoublés ou rechargés d'une manière précise, et une grande quantité de coussionts finis de dimensions standards ou inférieures doivent être soumis à révision ou examen. Dans de grands moteurs, cela peut être coûteux.
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Le but principal de la présente invention est de procu. rer des alliages pour coussinets qui ont les avantages des métaux antifriction à base d'étain ou de plomb et possèdent également les propriétés physiques et mécaniques des alliages à base de cui- vre jusqu'à un degré important.
La demanderesse a trouvé qu'un tel alliage pour coussin net peut être réalisé en utilisant l'eutectique du zinc et du cad- mium, qui est de 17,5% de zinc. Ceci est considéré par la deman- deresse comme la teneur minimum en zinc de l'alliage et la deman deresse use du fait qu'avec une proportion de zinc comprise éntr 17,5 et 90%, il y a une structure double. Un constituant de ceti structure consiste en dendrites primaires riches en zinc, et ce constituant est intimement mélangé d'une manière mécanique, avec l'autre constituant qui est une gangue eutectiferreuse d'un métal riche en zinc et riche,, en cadmium.
La demanderesse a également trouve* que les propriétés, en tant que surface portante, des constituants dendritiques de zin presque pure. sont améliorées par le remplacement d'une "solution solide" de ce métal pa un autre élément métallique.' ! et effet, on a trouvé que l'argent convient très bien pour des'raisons dun- nées au paragraphe suivant. Cette variante ne militât pas contre l'effet avantageux du zinc dans la réduction de la tendance du cadmium à la formation d'impuretés.
Au cours des investigations de la demanderesse, une large variété d'éléments métalliques ont été pris en considération et on a trouvé que deux de ces éléments, à savoir le cuivre et l'argent, améliorent sensiblement les propriétés de l'alliage en tant que surface portante ou coussinet. De ces deux éléments mé- talliques, on a trouvé que l'argent est le plus avantageux, car il forme une solution solide avec le zinc et le cadmium, et une certaine quantité de l'argent est retenue ou conservée aux tempé- ratures de l'air. On a trouvé qu'une petite quantité d'argent est nécessaire pour modifier avantageusement les propriétés en tant
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que coussinet des principaux constituants, à savoir le zinc et le cadmium.
L'aptitude de l'argent à former une solution solide se compose favorablement avec celle du cuivre, dont la solubilité est négligeable à la température de l'air.
L'addition d'autres métaux, tels que l'aluminium, l'an- timoine, l'arsenic, le cuivre, le fer, le plomb, le magnésium, le manganèse et l'étain modifie les propriétés physiques et mécani- ques de l'alliage jusqu'à un degré plus ou moins élevé, mais de telles additions n'améliorent pas les propriétés des alliages en tant que coussinet ou surface portante.
Dans certains cas, elles diminuent certaines propriétés, telles que l'accommodement du re- vêtement dans les coussinets, l'aptitude à se conformer aux tou- rillons d'arbres et aux manetons durant le fonctionnement, entre- tien des propriétés mécaniques aux températures élevées, la résis- tance à la corrosion produite par certains additifs ou produits de combustion, se trouvant dans les huiles lubrifiantes, et le maintien à' un minimum du degré d'usure des surfaces de frottement''
Des impuretés accidentelles sont cependant admissibles jusqu'à environ 0,5% et on peut admettre une quantité totale des métaux repris ci-avant, n'excédant pas 4,5%.
Le nickel est bien connu comme pouvant constituer une addition au cadmium en vue de constituer un alliage pour coussinet
Des travaux de la demanderesse, il résulte qu'une petite propor- tion de nickel de l'ordre de 1% du cadmium peut être avantageuse.
Lorsque du nickel est ajouté, la quantité totale de métaux ajoutés ne devrait toujours pas être supérieure à 4,5% ou/5% avec les impuretés.
Les métaux qui peuvent être présents sous forme de et traces dans.le zinc et le cadmium/qui semblent avantageux sont le gallium, l'indium et le thallium. Les quantités de ces métaux, pi on en ajoute, devraient être telles qu'elles fassent partie du total de 4,5% englobant différents autres métaux repris ci-avant.
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En général, un alliage de coussinet suivant la présente invention comprend,,comme constituants principaux, du cadmium et du zinc dans un,rapport qui peut varier de un pour deux (1/2) à deux pour 1 (2/1), et de l'argent en une quantité de 0,5 à la%1. L'al- liage peut également contenir,comme constituants secondaires, d'autres métaux, soit sous forme d'impuretés, soit sous forme d'addition, représentant une quantité totale n'excédant pas 5% comme indiqué précédemment.
Les propriétés physiques et mécaniques à la température de l'air d'alliages pour coussinets, tombant dans la ranima de.. com, positions susdite sont les suivantes.
Dureté : Chiffre de dureté Bünell 47 à 70 Compression : limite d'élasticité 1244 à 1307. kg/cm2 Traction : tension de rupture 1118 à 1622 kg/cm2 allongement 2,1 à 12% Choc : (Izod) 0,552'à 0,6P7 kilogrammètres
EMI5.1
Valeur de fatigue; 559 à 611 kg/em2 Valeur f,atigue; pour 20x10 inversions Poids spécifique' 7,42à 8,17 Conductivité thermique (Argent : 100) 24 à 26
Un exemple typique d'un alliage de coussinet suivant la présente invention est le suivant
Cadmium 64,81
Zinc 30,35
Argent 4,84
Impuretés traces,
Les principales propriétés physiques et mécaniques d'un alliage de coussinet sont :
Dureté : chiffre de dureté Binell 52
EMI5.2
Compression :
limite d',é.lâsticité 1134 kg/cm2 Tension de rupture : 1465 kg/cm2 Allongement : 5,5% Poids spécifique 8,1 Conductivité thermique 26
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On comprendra que beaucoup d'alliages particuliers pour coussinets, de compositions différentes, peuvent être réali- sés en restant dans le cadre de la présente invention, la compo- sition étant choisie dans chaque cas suivant les "services" que l'alliage particulier pour coussinet doit accomplir dans son uti- lisation comme coussinet.
On a trouvé que des alliages pour coussinet suivant la présente invention donneront une vie ou durée de coussinet qui est beaucoup plus longue que celle donnée par les métaux normaux à base 'étain, et qu'ils résisteront à une charge beaucoup plus élevés-sous des conditions normales de fonctionnement. Ces résul- tats supérieurs sont maintenus à des températures plus élevées que celles auxquelles un métal pour coussinet à base d'étain opé- rera.
La demanderesse a trouvé également que des alliages pour coussinets suivant la présente invention fonctionneront de manière satisfaisante sous des conditions de faibles charges ou de charges importantes et à toute vitesse)de la gamme normale requise et qu'ils, peuvent être utilisés pour le rechargement ou la répara.. tion de coussinets endommagés, en alliage de cuivre-plomb, de plomb-bronze ou d'aluminium.
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Dans le cas d'une absenc-14ailubrîfitation, on a trouvé @ que des alliages pour coussinets suivant la présente invention agissent de la même manière que des alliages à base détain et de plomb, à savoir qu'ils fondent et évitent ainsi un grippage de l'arbre avec les dégâts qui s'ensuivent. Les alliages sont facile- ment placés comme charges ou revêtements dans les coussinets de tous types, que ceux-ci soient réalisés en acier ou en un alliage quelconque de bronze ou d'aluminium, et de la sorte des lingots de cet alliage peuvent être conservés en stock pour réparer les coussinets qui exigent un rechargement durant les . des moteurs.
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La demanderesse ne se limite pas a un procédé particu- lier d'application pour les alliages couverts parle présent brevet,
Elle a trouvé que ces alliages peuvent être fondus et coulés dans d'autres métaux et alliages pour former les surfaces portantes de coussinets; ils peuvent être pulvérisés, soit sous forme de métal fondu atomisé obtenu en partant d'une baguette,soit par pulvérisa- tion de poudre, soit par galvanoplastie, soit par tout autre procédé connu qui convient.
REVENDICATIONS
1. Un alliage de cous@inet, comprenant,comme constitu- ants principaux,du cadmium et du zinc dans un rapport qui peut varier de un pour deux (1/2) à deux pour un (2/1), et de l'argent en une quantité de 0,5 à 10%.