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L'invention concerne des alliages de bronze phosphoreux et plus particulièrement 'ces alliages lorsqu'ils renferment du manganèse.
On a fabriqué jusqu'ici des alliages de cuivre, étain et phosphore, pour différentes applications, mais l'introduction de manganèse dans ces alliages a toujours été considérée
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comme une mesure indésirable, car on estimait que la présen- ce de manganèse rendait extrêmement difficile le travail de l'alliage et également ne semblait promettre aucune améliora- tion des propriétés.
Or la demanderesse a trouvé expérimentalement que l'in-. troduction de manganèse dans les alliages indiqués ci-dessus, dans des proportions limitées, peut conduire à un alliage ayant des caractérististiques prononcées de résistance à l'usure par frottement. De plus, elle a vérifié qu'on peut fabriquer de tels alliages et qu'ils sont susceptibles d'être étirés en barres et en fils qu'on peut travailler à froid ou 'ci chaud, d'une manière satisfaisante, et qu'on peut, en particulier, étirer en barres ou en fils de faible diamètre, notablement inférieur à un diamètre de 32 mm.
En outre, des fils en alliages de bronze phosphoreux contenant du cuivre, de l'étain et du phosphore sans manganèse ont été . utilisés'couramment pour faire des toiles métalliques ou des courroies en toile métallique pour les machines de pa- peterie, par exemple les machines du type Fourdrinier.
On considère généralement que l'usure des courroies en tissu métallique des machines Fourdrinier provient principa- lement de leur contact frottant avec les pièces de la machine de papeterie. Par exemple, étant donné que les courroies sont tissées, il se forme des coudes ou jointures de chaîne aux endroits où les fils de chaîne croisent les fils de trame. Ces jointures de chaîne sont sujettes à une abrasion par contact frottant avec des parties de la machine de pape- terie comme, par exemple, couvercles de boites d'aspiratio-n et cylindres.
La présence de particules de matières parti- culièrement abrasives dans le mélange destiné à la fabri- cation du papier, dont quelques-unes sont introduites pendant la préparation de la pâte, a pour effet d'augmenter encore
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l'usure par frottements Avec le temps, le fil de chaîne, en particulier au niveau des jointures de chaîne, s'amincit donc par usure. Dans certains cas, la trame peut aussi être soumise à une usure.
On a considéré depuis de longues années les alliages de bronze phosphoreux comme, par exemple, l'alliage contenant environ 92% de cuivre, 8% d'étain et 0,35% de phosphore, comme la matière la meilleure pour faire les fils de chaîne des. courroies en fil tissé pour les machines de papeterie du ty- pe Fourdrinier.
Bien que ces bronzes phosphoreux se soient montres très satisfaisants comme matière pour cette appli- cation dans les machines de papeterie fonctionnant à des vitesses modérées, l'augmentation importante des vitesses de fonctionnement des machines de papeterie au cours de ces dernières années a conduit à une usure relativement rapide des fils de chaîne faits avec ces bronzes phosphoreux sur les machines à grande vitesse, en raison de l'augmentation de l'usure par frottement, ce qui a nécessité une interruption indésirable des opérations de fabrication du papier, pour remplacer une courroie usée, pendant les jours de travail de la semaine et non pendant les périodes ordinaires de ferme- ture comme, par exemple, les week-ends.
C'est pourquoi', depuis plus de vingt ans, on a fait de nombreuses tentatives afin de trouver une composition d'alliage pour fils de chai-- ne destinés aux machines de papeterie à grande vitesse, pos- sédant les propriétés désirables des alliages de bronze phos- phoreux en question, bonne flexibilité, résistance à la cor- rosion, etc...,et possédant en plus une résistance notable- ment accrue à l'usure par frottement.
A la suite de très nombreuses expériences, on a trouvé que le fil fabriqué/avec les alliages conformes à la présente invention possède, en plus d'une souplesse notable
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et d'une bonne résistance à la corrosion, une résistance net- tement élevée à l'usure par frottement par rapport au fil de bronze phosphoreux connu antérieurement, et que, par consé- quent, ce fil convient très bien pour faire les courroies en tissu métallique des machines de papeterie, sous forme de chaîne et/ou de trame, et que ce fil peut être utilisé con- jointement avec des chaînes ou des trames en d'autres ma- tières, par exemple résines synthétiques.
De plus, on a trouvé expérimentalement qu'un alliage de cuivre, étain, manganèse et phosphore, comme celui cité précédemment, en utilisant un manganèse très pur, est spé- cialement indiqué, comme il a été dit, pour atteindre les buts de la présente invention et on a trouvé qu'un manganèse fabriqué électrolytiquement, ayant une pureté de l'ordre de 99,9%, convient parfaitement. Il faut remarquer que le manganèse peut normalement se trouver à une pureté de 96% à 98% seulement et contenir des impuretés sous forme de 2% de fer environ, 1% de silicium environ et un petit pourcen- tage de carbone.
L'objet de la présente invention est un bronze phospho, reux contenant du manganèse caractérisé par une résistance à la flexion notable, résistant à la corrosion et présentant une résistance élevée à l'abrasion, qui contient environ 1% à 5% de manganèse, environ 6% à 8% d'étain, environ 0,2% à 0,4% de phosphore, le reste étant du cuivre. Plus particulièrement, il peut contenir approximativement 1,5% de manganèse, 7,5% d'étain, 0,3% de phosphore, le reste étant du cuivre.
Il est avantageux d'utiliser du manganèse produit élec- trolytiquement, 'sa pureté étant de l'ordre de 99,9%.
L'invention a, en outre, pour objet les barres ou fils lorsqu'ils sont étirés en partant d'un alliage tel que dé-
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crit ci-dessus et ces fils peuvent avoir un diamètre compris, entre 0,08 mm. et 2 mm. environ) et de préférence ne dépas- sant pas 0,42 mm. environ..
L'invention a, en outre, pour objet la toile métallique tissée où les courroies en toile métallique utilisées en particulier dans les machines de papeterie, ayant des fils de chaîne ou de trame faits en un alliage tel que décrit ci-dessus.
On se reportera maintenant aux dessins joints, à titre d'exemple.
La figure 1 est une vue partielle en plan de détails et agrandie, d'une partie d'une courroie en toile métallique tissée d'une machine Fourdrinier.
La figure 2 est une section d'un détail, sensiblement le long de la ligne 2-2 de la figure 1, en regardant dans le sens des flèches.
.La figure 3 est une coupe semblable à celle de la figu- re 2 de la même courroie, après une période d'utilisation sur une machine Fourdrinier.
La figure 4 est une vue schématique d'une machine d'es- sais qui simule les conditions existant dans une machine Fourdri' nier, cette machine comprenant un tissu métallique réuni en une courroie sans fin montée sur des rouleaux et passant d'une manière intermédiaire en travers d'un bloc de bois qui représente la boîte d'aspiration de la machine Fourdri- nier.
Les figures 5' et 6 sont respectivement une vue dans le sens de la chaîne et une vue dans le sens de la trame d'une toile en fil tissé en long bouclé ou croisé modifié, montrant le tissage impliqué et utilisant le fil fourni d'après la présente invention.
En se référant au dessin, les figures 1 à 3 montrent la
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@ . courroie métallique d'une machine Fourdrinier comprenant les fils de chaîne 10 et les fils de trame 12 assemblés en une armure toile. D'après la figure'2, on peut voir que les ondulations des fils de chaîne 10 ont pour résultat des join- tures 10 A aux endroits où ils croisent les fils de trame 12.
Le tissu métallique illustré figure 2 est un tissu récemment tissé et, bien entendu, les fils de chaîne ne présentent aucune usure. Sur la figure 3,.la même courroie métallique est il- lustrée comme sur les figures 1 et 2, mais après qu'elle a été utilisée sur une machine Fourdrinier. Cette figure montre que les jointures 10 B ont été a peu près aplaties par usure en raison de l'usure par frottement qui se produit quand la courroie passe sur un ou plusieurs cylindres ou boîtes d'as- piration. Etant donné que la rupture d'une couroie entraine des dépenses considérables, il faut surveiller continuellement l'épaisseur des fils de chaîne au niveau des jointures formées par l'intersection de ces fils avec les fils de trame.
Lorsque les machines de papeterie fonctionnent des vitesses modérées, on retire généralement la courroie et on la remplace quand l'usure de ces jointures est de l'ordre de 80% environ ; toutefois, lorsqu'on utilise des vitesses relativement élevées, la tension sur les fils de chaîne est notablement plus grande, ce qui nécessite le remplacenent de la courroie bien avant que ce degré d'usure se soit produit.
Sur les figures 5 et 6, la chaîne est représentée en
15 et la trame en 16. Dans ce tissage la partie inférieure de la chaîne aussi bien que de la trame sera soumise à l'usure par frottement.
Des essais d'abrasion ont indiqué que le fil fabriqué avec un alliage de ce genre, a une/vie en moyenne deux fois et demi plus longue que le fil fabriqué avec les alliages de bronze phosphoreux connus. En appliquant ce résultat aux machines de papeterie,.on peut dire qu'en employant une cour-
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roie tissée en toile métallique ayant des fils de chaîne ennouvel alliage conforme à l'invention, la fréquence d'ar- rêt de fonctionnement d'une machine fonctionnant à des vi- tesses modérées ou élevées, dans le but de remplacer une courroie usée, sera considérablement abaissée.
C'est un point particulièrement intéressant pour le fonctionnement des machines à grande vitesse pour lesquelles la fréquence des arrêts de fonctionnement est relativement grande et le degré d'usure d'une courroie exige souvent l'interruption des opérations de fabrication du papier, pour remplacer une counoie, pendant les jours ouvrables plutôt que pendant les périodes d'arrêt ordinaires, par exemple les week-ends.
Ces périodes d'arrêt, surtout pendant les jours ouvrables, sont coûteuses du fait qu'elles sont improductives; par con- séquent, grâce à cette invention, on peut augmenter consi- dérablement la production de papier par une machine de pape- terie donnée, et on peut maintenir au minimum les périodes d'arrêt de fonctionnement pendant les jours ouvrables de la semaine. Il est manifeste qu'on peut tirer de cette inven- tion des avantages économiques considérables.
Le fil formé avec cet alliage possède toutes les pro- priétés avantageuses du fil en bronze phosphoreux connu anté- rieurement, par exemple une bonne flexibilité, une bonne ré- sistance à la corrosion, etc... et il possède, en outre, une résistance exceptionnellement élevée à. l'usure par frottement.
Dans l'utilisation de fil ayant une des compositions du nouvel alliage décrit ci-dessus pour les chaînes des cour- roies tissées en toile métallique des machines de papeterie, le fil aura généralement un diamètre ne dépassant pas 2 mm environ. Dans la plupart des courroies métalliques des ma- chines Fourdrinier, les fils de chaîne ont généralement un diamètre allantde 0,087 mm environ à 0,42 mm environ. Le fil
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peut être tisse-en courroie, comme par exemple en armature toi- le du type illustré figure 1, en long bouclé ou croisé modi- fié comme sur les figures 5 ou 6, ou autre tissage généralement employé pouces courroies, le fil constituant les fils .de chaîne.
Naturellement, on peut faire la chaîne et la trame en' fil ayant la nouvelle composition d'alliage conforme à l'in- vention. Toutefois, on emploie généralement des fils de trame en laiton parce qu'ils ne sont pas soumis d'une ma- nière aussi intense que les fils de chaîne à l'usure par frottement. Bien entendu, l'invention peut être utilisée pour n'importe quelle forme de tissu.
On a comparé la résistance à l'abrasion de l'alliage de bronze phosphoreux contenant du manganèse conforme à l'in- vention à la résistance à l'abrasion de l'alliage au bronze phosphoreux ordinaire, bien connu, en opérant de la manière suivante. On a étiré un certain nombre de fils de 2,5 mm de diamètre en partant de fil plus épais au moyen de filières de diamant et on a recuit ces fils pour leur donner une ré- sistance à la traction de 53 kg/mm2 environ. La composition de l'alliage de certains de ces fils, utilisés à titre de com- paraison, provenait d'alliage normal pour Fourdrinier compor- tant 7,5% d'étain, 0,35% de phosphore, le reste étant du cui- vre. Une autre partie des fils avait comme composition d'al- liage celle de l'alliage conforme à l'invention et ces fils contenaient respectivement 1,2 et 4% de manganèse.
Une des extrémités de chacun des fils essayés était attachée rigidement pour l'empêcher de bouger, le fil était enroulé autour d'un tambour en acier au chrome, résistant à la corrosion, de'10 cm de diamètre environ. On fixait a l'autre extrémité du fil un poids .de 28,5 g. On plongeait la partie inférieure du tambour dans une solution aqueuse'contenant
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28,5 g de terre de diatomées pour 4,5 litres de -solution.
On faisait tourner le tambour qui était actionne automatique- ment, à la vitesse de 100 tours par minute. il. intervalles chro, nométrés, on arrêt-ait la rotation du tambour, on mesurait l'épaisseur du fil et on comparait le-taux d'usure du fil ayant la composition de l'alliage suivant l'invention avec celle du fil en alliage de bronze phosphoreux pris pour étalon.
On a préparé plusieurs tamis métalliques dont certains avaient des fils de chaîne en alliage de composition confor- me à cette invention, c'est à dire contenant du manganèse en quantité de 1,2 et 4% respectivement et un tamis métal- lique ayant des fils de chaîne en alliage de bronze phospho- reux normal et on les a constitués en courroies sans fin par soudure à l'argent. Les fils de trame de tous les tamis essayésétaient en laiton contenant 83% de cuivre et 17% de zinc. On a essayé les courroies sur une machine d'essai analogue à celle qui est illustrée figure 4. On a placé la courroie sans fin A autour de deux tambours B dont l'un était entraîné par un moteur électrique et l'autre était entraîné au moyen de la courroie métallique.
La partie inférieure de la courroie et des tambours était plongée dans une solution de pâte à papier contenant 35g de terre de diatomées pour 4,5 litres. A ni-chemin entre les deux tambours, on a placé un bloc de bois d'érable C, les fibres étant transversales, contre la courroie métallique pour simuler une boîte d'aspi- ration. Le bloc d'érablerecueille toute substance abrasive et il s'use contre/le fil métallique et reproduit trèsexac- tement les conditions d'usure de la machine Fourdrinier. On fait tourner les tambours à 1000 tours par minute. A inter- valles réguliers, on arrête la machine et on mesure l'épais- seur de chaque tamis. On compare le taux d'usure des cour-
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roies ayant des fils de chaîne en alliage conforme à l'inven- tion'avec celui des courroies ayant des fils de chaîne en bronze phosphoreux normal.
Ces différents essais indiquent que les fils de chaîne en alliage ayant la composition conforme à l'invention ont une résistance notablement plus grande à l'usure par frote- ment que les fils de chaîne en alliage de bronze phosphoreux normal. Par exemple, ces essais indiquent que les fils en alliage de la composition suivant l'invention s'useront moins @ vite que les/fils ayant la composition du bronze phosphoreux normal dans une mesure de 200 à 300%. Ceci veut dire que les courroies métalliques pour machines Fourdrinier ayant des fils de chaîne faits avec le nouvel alliage de bronze phos- phoreux contenant du manganèse, conforme à l'invention, du- rent beaucoup plus longtemps que les courroies métalliques ayant des fils de chaîne en bronze phosphoreux de composition standard.
Par conséquent, l'invention procure un nouvel alliage de bronze phosphoreux contenant du manganèse, remarquable pour sa résistance exceptionnellement élevée à l'usure par frottement et des fils ayant la même caractéristique. Comme on l'a dit plus haut, ces fils se montrent particulièrement appropriés pour les fils de chaîne et éventuellement aussi les fils de trame des toiles tissées spécialement adaptées aux.machines de papeterie, par exemple du type Fourdrinier, mais on peut aussi les utiliser pour les chaînes et/ou la trame. De plus, on peut utiliser n'importe quel type de tissage approprié.
Ainsi, par exemple, le tissu métallique peut être du modèle armure toile! croisé, fantaisie ou tressé, tissé sur un métier dans lequel on emploie deux,' trois ou plusieurs châssis de lisses pour soulever et abaisser la chaîne par des mouvements successifs exigés par le modèle particulier à reproduire. La section des
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fils n'est pas nécessairement circulaire, elle peut par exemple être rectangulaire, carrée ou ovale, ou; dans qul ques cas particuliers, le fil de trame peut être creux ou tubulaire.
On peut aussi appliquer l'invention des tissus dans lesquels les torons de chaîne et/ou les torons de trame con- sistent en un certain nombre de fils plus fins tordus ensemble.
On appelle quelquefois ce tissu le tissu a simple torsion lors- que seuls les torons de chaîne sont tordus, tandis qu'on peut le désigner par toile à double torsion lorsque les torons de chaîne et de trame sont fabriqués à partir de fils tordus.
REVENDICATIONS.
1. - Un alliage de bronze phosphoreux contenant du man- ganèse,caractérisé par une/flexibilité notable, en ce qu'il est résistant à la corrosion et présente une résistance élevée à l'usure par frottement, contenant de 1% environ à 5% environ de manganèse, ,il environ à 8% environ d'étain, de 0,2% en- viron à 0,4% environ de phosphore, le reste étant du cuivre.