CH100529A - Method for calibrating and hardening hollow metal articles, in particular annular bodies for roller bearings. - Google Patents

Method for calibrating and hardening hollow metal articles, in particular annular bodies for roller bearings.

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CH100529A
CH100529A CH100529DA CH100529A CH 100529 A CH100529 A CH 100529A CH 100529D A CH100529D A CH 100529DA CH 100529 A CH100529 A CH 100529A
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CH
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quenching
mandrel
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French (fr)
Inventor
Company The Timken Rol Bearing
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Timken Roller Bearing Co
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/64Special methods of manufacture

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

  

  Procédé de calibrage et de trempe d'articles métalliques creux, en particulier  de corps annulaires pour roulements à rouleaux.    Suivant la pratique actuelle, des articles  crn métal trempés, de section annulaire, tels,  par exemple, que des cuvettes et des cônes de  roulements à rouleaux, sont d'abord façonnés  et calibrés, d'une façon quelconque conve  nable, et sont après cela chauffés pour re  froidir brusquement dans le but de les trem  per et une déformation est une conséquence  si comme de l'opération de trempe que l'ar  ticle trempé exige, habituellement d'être  meulé pour rectifier la déformation, malgré  que ce meulage constitue une opération coû  teuse et nuise à la qualité de l'article.  



  La présente invention a pour objet un  procédé de calibrage et de trempe d'articles  métalliques creux en particulier de corps  annulaires pour roulements à rouleaux, sui  vant lequel on chauffe la pièce à usiner,  après l'avoir formée à un diamètre légère  ment inférieur à celui qu'elle doit avoir une  fois terminée, puis on soumet mécaniquement  la pièce chaude à une tension     circonféren-          tielle    pour en dilater l'intérieur à un dia  mètre légèrement supérieur à celui qu'elle    doit avoir une fois terminée, et on la trempe  immédiatement par refroidissement brusque,  sans relâcher la tension circonférentielle en  question,

   les opérations de mise sous tension  et de trempe étant sensiblement instantanées  et effectuées assez tôt après le chauffage de  la pièce pour éviter un refroidissement ap  préciable de celle-ci.  



  Grâce à ce procédé, on peut obtenir un  calibrage de façon bon marché et simple,  obvier à la tendance de l'article à se défor  mer à la trempe et réduire au minimum,  sinon même supprimer l'obligation d'un meu  lage ou d'une opération de finissage du  même genre.  



  L'invention a en outre pour objet un corps  annulaire pour roulements à rouleaux obtenu  par le susdit procédé, et ayant comme paroi  de roulement une croûte durcie par une  trempe à la surface. Ce corps annulaire sui  vant l'invention se distingue en ce . que .toute  la croûte durcie résultant de la trempe de  surface est conservée dans le corps terminé.

        Sur le dessin ci-joint, donné à titre  d'exemple:  Fig. 1 représente des parties d'un appa  reil propre à la mise en pratique dudit pro  cédé pour le calibrage et la trempe de cônes  de roulements à rouleaux, un tel cône étant  représenté en position pour être soumis à  l'action de l'organe dilatateur, qui est dans  sa position la plus élevée et est représenté  en élévation, tandis que le cône et les autres  parties de l'appareil sont représentés en  coupe;  Fig. 2 est une coupe verticale des parties  de l'appareil qui sont représentées à la fig. 1,  avec l'organe dilatateur à fin de course en  bas;

    Fig. 3 est une vue similaire à fig. 1, et  Fig. 4 est une vue similaire à fig. 2, mais  avec l'organe dilatateur représenté sous la  forme d'un mandrin conique propre à être  utilisé pour la fabrication d'une cuvette de  roulement à rouleaux, et  Fig. 5, 6 et 7 représentent des modifica  tions de cet appareil, convenant pour sou  mettre la cuvette à une contrainte tant inté  rieurement qu'extérieurement au cours de la  trempe.  



  La matière, qui est de préférence de  l'acier, est d'abord travaillée, par des opé  rations d'usinage aux outils tranchants, ou  de forgeage, ordinaires, en un article "vert"  ayant sensiblement la dimension et la forme  que doit avoir le produit final, mais avec  un diamètre intérieur légèrement inférieur à  celui de ce dernier.

   On traite ensuite cet ar  ticle "vert" par la chaleur, suivant la prati  que courante ou de toute manière convenable,  mais, au lieu de le refroidir brusquement à  sa sortie du four, on le soumet à une opéra  tion qui crée rapidement dans le métal une  tension circonférentielle pour en agrandir  l'intérieur à un diamètre légèrement supé  rieur à celui que doit avoir le produit fini,  puis, aussitôt, on le refroidit brusquement,  pour le tremper, sans relâcher la tension     cir-          conférentielle    en question.  



  Dans les fig. 1 et 2 du dessin, A désigne  un cône "vert", pour roulements à rouleaux,    fabriqué d'une façon quelconque convenable,  mais avec un diamètre intérieur légèrement  inférieur à celui que doit avoir l'article ter  miné. On traite ensuite ce cône vert par la  chaleur, suivant la pratique ordinaire, ou  toute autre façon de faire, convenable et, dès  qu'il sort du four, on le place sur un siège 1,  prévu pour lui sur la table 2, d'une presse  dont le piston 3 monte et descend verticale  ment en ligne avec ledit siège. La table 2  est pourvue d'une saillie allongée 4 qui est  en alignement axial avec le piston et qui af  fecte la forme d'un tronc de cône dont la  petite base se trouve en haut.

   La tête du pis  ton est pourvue d'un mandrin dilatateur 5,  comprenant plusieurs segments allongés 6 qui  font corps avec la base de ce mandrin et sont  séparés les uns des autres par des fentes ou  coupures 7 s'étendant longitudinalement. Les  surfaces extérieures de ces segments sont con  centriques et de la courbure requise pour pro  duire la dilatation voulue de l'intérieur de  l'article chauffé; c'est-à-dire que les surfaces  des segments, lorsque ceux-ci sont complète  ment écartés ou dilatés radialement, sont con  centriques à l'axe du tronc de cône 4 et du  piston 3 et ont un rayon légèrement supé  rieur à celui que doit avoir l'article terminé.

    Les surfaces intérieures de ces segments sont  coniques, comme cela est représenté en 8 et  sont établies pour coopérer avec le tronc de  cône 4, et les parties sont disposées de telle  sorte, les unes par rapport aux autres, que le  mouvement descendant du piston obligera les  surfaces internes des segments à porter con  tre le tronc de cône 4 et à être écartées     ra-          dialement    par l'action de ce dernier agis  sant à la façon d'un coin.

   Grâce à cette dis  position, le cône de roulement chaud qui en  toure le tronc de cône 4 et repose sur le siège  1 est en position pour permettre aux segments  dilatateurs de pénétrer sur une distance con  sidérable dans le creux du cône chaud avant  qu'aucune action de dilatation se produise,  tandis que la continuation de la descente du  piston fait que les segments sont écartés de  dedans en dehors, contre la paroi intérieure  du cône et en agrandissent le calibre ou dia-      mètre intérieur. Comme cela a été dit ci-des  sus, les parties doivent être réglées de talle  façon que, lorsque les segments sont complè  tement écartés, le diamètre intérieur du cône  chaud sera légèrement supérieur à celui que  doit avoir l'article terminé.  



  La dilatation de l'intérieur du cône crée  une tension circonférentielle dans le métal du  cône et il est très avantageux de refroidir ra  pidement le cône, pour le tremper, sans au  cun délai appréciable après cet agrandisse  ment de l'intérieur et sans soustraire le cône  à la force qui l'a dilaté. Pour cette raison, le  système de trempe est disposé et réglé par  rapport aux segments dilatateurs, de telle  sorte que le liquide de trempe est amené en  action simultanément avec l'achèvement de  l'opération de dilatation.    Pour la trempe, le siège du cône chaud est  entouré par une paroi annulaire 9 qui forme,  avec ce siège, une chambre de trempe.

   Cette  paroi possède une multiplicité de conduits  10, s'étendant longitudinalement à travers  son fond, et communiquant, par un canal an  nulaire 11, un trou 12 foré dans la table 2  et un tuyau 13, avec une source de liquide  de trempe. Chacun des conduits 10 commu  nique avec l'intérieur de la chambre de  trempe par des trous d'injection 14 débou  chant dans la face interne de la paroi de cette  chambre et la partie inférieure de cette paroi  est pourvue d'une multiplicité de trous 15  pour évacuer de ladite chambre le liquide de  trempe. L'arrivée du liquide de trempe est  contrôlée par une soupape 16 montée, dans  le trou 12, en alignement axial avec le piston  3.

   Cette soupape 16, qui est disposée pour se  mouvoir verticalement, est normalement fer  mée sur son siège, dans sa position supé  rieure, et est susceptible d'être ouverte par  une tige descendante 17 montée sur la tête  dudit piston, ou mobile avec cette tête, en po  sition pour porter contre la tige 18 de la sou  pape et pour ouvrir par cela même cette sou  pape et inonder la chambre de trempe lors  que le piston approche de la limite inférieure  de sa course.

      Comme le piston se meut à la vitesse ha  bituelle d'un piston de presse commandée par  force motrice, les opérations de dilatation et  de trempe du cône sont accomplies très rapi  dement et sans aucun délai appréciable entre  elles, et, comme les jets arrosent toute la  circonférence simultanément et pendant que  le cône est encore sur les segments dilata  teurs, le produit résultant est exempt de dé  formation. Comme le métal est soumis à une  tension circonférentielle préalablement à la  trempe, et est trempé sans relâchement de  cette tension, son intérieur se contracte légè  rement lorsque le cône trempé est arraché des  segments dilatateurs.

   C'est en raison de cette  légère contraction, lors de l'arrachement, que  les segments dilatateurs sont réglés cdé ma  nière à dilater le creux du cône chaud à un  diamètre légèrement supérieur à celui qu'on  désire pour l'article terminé.  



  Dans le cas d'un cône de roulement à rou  leaux à creux axial cylindrique, le rétrécisse  ment du diamètre est inégal en raison de la  variation dans l'épaisseur de la paroi et, si  la paroi d'un tel cône est proportionnellement  beaucoup plus épaisse au gros bout qu'à la  petite extrémité, ce rétrécissement, ou retrait,  inégal, produira une conicité marquée du  trou ou creux du cône, de la petite extrémité  de celui-ci vers son gros bout.

   Bien que cette  conicité due au retrait d'une paroi d'épais  seur inégale, soit faible, on doit en tenir  compte en déterminant la conicité du man  drin de calibrage sur lequel un cône de roule  ment à rouleaux est calibré et trempé,     c'est-          à-dire    que la conicité de ce mandrin     cali-          breur    doit être très légèrement moindre que  celle qu'on désire pour le creux, ou trou rond,  du cône terminé.

   On doit également tenir  compte, d'une façon similaire, d'un retrait  inégal-dans le cas de cuvettes de roulements  à rouleaux, et autres articles dans lesquels  le creux intérieur est conique et où la surface  extérieure est sensiblement     cylindrique,    ou  présente une conicité bien moindre que celle  de la surface intérieure. Cet établissement  du mandrin dilatateur de manière à tenir  compte d'un retrait inégal a pour effet de      produire un agrandissement plus grand du  creux intérieur à l'extrémité épaisse de l'ar  ticle, où le retrait est le plus grand, qu'à  l'extrémité mince, où ce retrait est le plus  faible. Dans le cas d'alliages qui ont très  peu de retrait, il n'est pas nécessaire de tenir  compte du retrait inégal éventuel.  



  Cette dilatation suivie d'une trempe, ou  refroidissement brusque, dlans les conditions  sus-indiquées, a pour effet de produire une  grande exactitude de dimension et de forme,  de la section et une grande égalité ainsi  qu'une grande intégrité de la surface. La dé  formation est évitée, un meulage, ou rectifi  cation, de l'article trempé est rendu inutile  dans la plupart des cas; toute la profondeur  de la croûte ou partie trempée à la surface  est conservée et la surface est saine et prête  à être utilisée comme surface de roulement.  



  Un avantage important du procédé décrit  est que le meulage de cuvettes et de cônes  pour roulements à rouleaux etc., peut être  effectué dans leur état "vert" ou non trempé,  et que les opérations de trempe subséquentes  sont effectuées dans des conditions qui ten  dent à améliorer l'exactitude et le bon état  des surfaces de roulement, plutôt qu'à leur  nuire. Il est remarquable que non seulement  ce procédé crée un flux plastique qui fait que  le métal épouse exactement la forme du man  drin ou des segments par lesquels il est dilaté  et sur lesquels il est refroidi brusquement,  ou trempé, mais encore que l'enlèvement de  ce mandrin dans une direction axiale tend à  dresser ou polir la surface sans nuire à sa  bonne qualité.  



  Fig. 3 et 4 représentent un appareil du  même genre que celui des fig. 1 et 2, mais  convenant pour la mise en pratique du pro  cédé pour le calibrage et la trempe de cu  vettes de roulements à rouleaux. A cet effet,  l'organe dilatateur assujetti au piston 3 n'est  pas constitué par des segments, mais affecte  la forme d'un mandrin continu 5a, de la     co-          nicité    voulue pour la surface intérieure de la  cuvette terminée et de diamètre un peu su  périeur à celui que doit avoir cette cuvette  terminée.

   Pour la trempe, la surface exté-    rieure de ce mandrin est pourvue d'une mul  tiplicité de rainures 19, s'étendant     longitu-          tinalement,    qui sont légèrement obliques ou  hélicoïdales et s'étendent jusqu'au bas de ce  mandrin, en sorte qu'elles communiquent avec  l'espace 20 existant, dans la chambre de  trempe, sous ledit mandrin et de là, par un  passage 21 pratiqué dans le siège 1a, avec  le système d'amenée du liquide de trempe.  Le fonctionnement de l'appareil est le même  que celui de l'appareil représenté aux fig. 1  et 2, mais il est à noter que le liquide de  trempe est dirigé, tant contre la surface inté  rieure que contre la surface extérieure de la  cuvette B, simultanément.

      Fig. 5 représente un appareil disposé  pour soumettre la cuvette à une contrainte  tant extérieurement qu'intérieurement durant  l'opération de trempe. Cet appareil est pour  vu d'une dépression circulaire destinée à re  cevoir la cuvette chaude. La paroi annulaire  de cette dépression est pourvue d'une série  de rainures hélicoïdales 19a qui communi  quent avec les conduits 10a par une série de  trous d'injection 14a. Le fonctionnement de  l'appareil est le même que celui de l'appareil  représenté aux fig. 3 et 4, mais, dans ce cas,  la cuvette subit une contrainte tant exté  rieurement qu'intérieurement durent l'opéra  tion de trempe.  



  L'appareil représenté à la fig. 6 est pour  vu d'un porte-cuvette 23, constitué par des  segments, dont la surface extérieure présente  une conicité correspondant à celle du siège  conique prévu, pour le recevoir, dans la  paroi 9. La surface intérieure du porte-cu  vette 23 est pourvue d'une série de rainures  hélicoïdales 19b, qui communiquent, par des  trous d'injection 14b et des conduits 10b,  avec le canal annulaire 11. Le fonctionne  ment de cet appareil est le même que celui  de l'appareil représenté à la     fig.    5.  



  L'appareil représenté à la     fig.    7 est des  tiné au calibrage et à la trempe de cuvettes  dont la surface intérieure aussi bien que la  surface extérieure sont coniques. Cet appa  reil est pourvu d'une dépression conique dont      la paroi est pourvue d'une série de rainures  hélicoïdales 19c, qui communiquent, par des  trous d'injection 14c et des conduits 10c, avec  le canal annulaire 11.  



  On pourrait aussi faire usage de man  drins pleins, ou de dispositions de mandrins  dilatateurs différent de celle représentée. En  outre, on peut appliquer en modifiant la  forme du mandrin, le procédé à des articles  creux dont l'intérieur n'est pas circulaire. La  croûte durcie produite par la trempe contre  le mandrin cannelé portera les marques des  nervures ou côtes, alternant avec celles des  cannelures ou rainures, marques qui sont  complètement invisibles directement, mais que  l'on peut discerner en manipulant la cuvette  de manière à obtenir une réflexion conve  nable de la lumière sur elle.



  Method for calibrating and hardening hollow metal articles, in particular annular bodies for roller bearings. According to present practice, articles of hardened metal, of annular cross-section, such as, for example, cups and cones of roller bearings, are first shaped and sized, in any suitable manner, and are thereafter. this is heated to suddenly cool for the purpose of quenching and deformation is a consequence of the quenching operation which the quenched article requires, usually to be ground to rectify the deformation, although this grinding constitutes an operation which is costly and adversely affects the quality of the article.



  The present invention relates to a method for calibrating and hardening hollow metal articles, in particular annular bodies for roller bearings, in which the part to be machined is heated, after having formed it to a diameter slightly less than the one it should have once finished, then the hot part is mechanically subjected to a circumferential tension to expand the inside to a diameter slightly greater than that which it should have when finished, and it is quenched immediately by sudden cooling, without releasing the circumferential tension in question,

   the tensioning and quenching operations being substantially instantaneous and carried out soon enough after the heating of the part to avoid appreciable cooling thereof.



  By this process, sizing can be obtained inexpensively and simply, obviate the tendency of the article to deform during quenching and minimize, if not even eliminate the requirement of grinding or grinding. a similar finishing operation.



  The invention further relates to an annular body for roller bearings obtained by the aforesaid method, and having as rolling wall a crust hardened by quenching at the surface. This annular body following the invention is distinguished in that. that all the hardened crust resulting from the surface quenching is retained in the finished body.

        In the attached drawing, given as an example: Fig. 1 shows parts of an apparatus suitable for the practice of said process for calibrating and quenching roller bearing cones, such a cone being shown in position to be subjected to the action of the dilator member , which is in its highest position and is shown in elevation, while the cone and other parts of the apparatus are shown in section; Fig. 2 is a vertical section of the parts of the apparatus which are shown in FIG. 1, with the dilator at the bottom end of travel;

    Fig. 3 is a view similar to FIG. 1, and Fig. 4 is a view similar to FIG. 2, but with the dilator member shown in the form of a conical mandrel suitable for use in the manufacture of a roller bearing cup, and FIG. 5, 6 and 7 show modifications of this apparatus, suitable for subjecting the cuvette to stress both internally and externally during quenching.



  The material, which is preferably steel, is first worked, by ordinary cutting-tool machining, or forging, into a "green" article of substantially the size and shape required. have the final product, but with an internal diameter slightly smaller than that of the latter.

   This "green" article is then treated with heat, according to current practice or in any suitable manner, but, instead of suddenly cooling it when it comes out of the oven, it is subjected to an operation which rapidly creates in the oven. metal a circumferential tension to enlarge the interior to a diameter slightly greater than that which must have the finished product, then, immediately, it is cooled suddenly, to quench it, without releasing the circumferential tension in question.



  In fig. 1 and 2 of the drawing, A denotes a "green" cone, for roller bearings, manufactured in any suitable manner, but with an internal diameter slightly less than that which the finished article should have. This green cone is then treated by heat, following ordinary practice, or any other suitable way of doing things, and as soon as it comes out of the oven, it is placed on a seat 1, provided for it on table 2, d a press whose piston 3 rises and falls vertically in line with said seat. The table 2 is provided with an elongated projection 4 which is in axial alignment with the piston and which affects the shape of a truncated cone, the small base of which is at the top.

   The head of the udder is provided with a dilator mandrel 5, comprising several elongated segments 6 which are integral with the base of this mandrel and are separated from each other by slits or cuts 7 extending longitudinally. The outer surfaces of these segments are concentric and of the required curvature to produce the desired expansion of the interior of the heated article; that is to say that the surfaces of the segments, when they are completely apart or radially expanded, are centric to the axis of the truncated cone 4 and of the piston 3 and have a radius slightly greater than that that the article must have finished.

    The inner surfaces of these rings are tapered, as shown at 8 and are set to cooperate with the truncated cone 4, and the parts are so arranged, with respect to each other, that the downward movement of the piston will force the internal surfaces of the segments to bear against the truncated cone 4 and to be radially separated by the action of the latter acting like a wedge.

   By virtue of this arrangement, the hot rolling cone which turns the truncated cone 4 and rests on the seat 1 is in position to allow the dilator segments to penetrate a considerable distance into the hollow of the hot cone before any the expansion action takes place, while the continued descent of the piston causes the rings to be pushed apart from the inside out, against the inside wall of the cone and enlarge the gauge or inside diameter. As has been said above, the parts should be tapered so that when the segments are fully spread apart the inside diameter of the hot cone will be slightly larger than that of the finished article.



  The expansion of the inside of the cone creates a circumferential tension in the metal of the cone and it is very advantageous to cool the cone quickly, to quench it, without any appreciable delay after this enlargement from the inside and without subtracting the cone to the force which dilated it. For this reason, the quench system is arranged and adjusted with respect to the expansion segments, so that the quench liquid is brought into action simultaneously with the completion of the expansion operation. For quenching, the seat of the hot cone is surrounded by an annular wall 9 which forms, with this seat, a quench chamber.

   This wall has a multiplicity of conduits 10, extending longitudinally through its bottom, and communicating, by an annular channel 11, a hole 12 drilled in the table 2 and a pipe 13, with a source of quench liquid. Each of the conduits 10 communicates with the interior of the quenching chamber through injection holes 14 opening into the internal face of the wall of this chamber and the lower part of this wall is provided with a multiplicity of holes 15 to evacuate the quench liquid from said chamber. The arrival of the quench liquid is controlled by a valve 16 mounted, in the hole 12, in axial alignment with the piston 3.

   This valve 16, which is arranged to move vertically, is normally closed on its seat, in its upper position, and is capable of being opened by a descending rod 17 mounted on the head of said piston, or movable with this head , in position to bear against the rod 18 of the valve and thereby open this valve and flood the quench chamber when the piston approaches the lower limit of its stroke.

      As the piston moves at the usual speed of a press piston controlled by motive power, the expansion and quenching operations of the cone are accomplished very quickly and without any appreciable delay between them, and, as the jets spray all the water. circumference simultaneously and while the cone is still on the expanding segments, the resulting product is free from deformation. As the metal is subjected to a circumferential tension prior to quenching, and is quenched without releasing this tension, its interior contracts slightly when the hardened cone is torn from the dilator segments.

   It is because of this slight contraction, during pulling, that the dilator segments are adjusted so as to expand the hollow of the hot cone to a diameter slightly greater than that which is desired for the finished article.



  In the case of a cylindrical axial hollow roller bearing cone, the narrowing of the diameter is uneven due to the variation in wall thickness and, if the wall of such a cone is proportionally much larger. thick at the large end than at the small end, this uneven narrowing, or shrinkage, will produce a marked taper of the hole or hollow of the cone, from the small end of the latter to its large end.

   Although this taper due to the shrinkage of a wall of unequal thickness is small, it must be taken into account when determining the taper of the sizing pin on which a roller bearing cone is calibrated and tempered. that is, the taper of this sizing mandrel should be very slightly less than that desired for the hollow, or round hole, of the finished cone.

   In a similar fashion, uneven shrinkage must also be taken into account - in the case of roller bearing cups, and other articles in which the inner recess is tapered and the outer surface is substantially cylindrical, or has a taper much less than that of the inner surface. This setting of the dilator mandrel to account for uneven shrinkage has the effect of producing a greater enlargement of the interior recess at the thick end of the article, where the indentation is greatest, than at the end of the article. 'thin end, where this shrinkage is weakest. In the case of alloys which have very little shrinkage, it is not necessary to take into account the possible uneven shrinkage.



  This expansion followed by quenching, or sudden cooling, in the above-mentioned conditions, has the effect of producing great accuracy in size and shape, section and great equality as well as great integrity of the surface. Distortion is avoided, grinding, or grinding, of the hardened article is made unnecessary in most cases; the full depth of the crust or hardened portion on the surface is retained and the surface is sound and ready for use as a running surface.



  An important advantage of the described method is that the grinding of cups and cones for roller bearings etc., can be carried out in their "green" or unhardened state, and that the subsequent quenching operations are carried out under conditions which ten improve the accuracy and condition of running surfaces, rather than adversely affect them. It is remarkable that not only does this process create a plastic flow which causes the metal to exactly follow the shape of the man drin or of the segments by which it is dilated and on which it is suddenly cooled, or soaked, but also that the removal of this mandrel in an axial direction tends to straighten or polish the surface without impairing its good quality.



  Fig. 3 and 4 show an apparatus of the same type as that of FIGS. 1 and 2, but suitable for practicing the process for calibrating and hardening roller bearing cups. For this purpose, the dilator member secured to the piston 3 is not constituted by segments, but takes the form of a continuous mandrel 5a, of the desired conicity for the interior surface of the finished bowl and of diameter one. little higher than that which must have this completed cuvette.

   For tempering, the outer surface of this mandrel is provided with a multiplicity of grooves 19, extending longitudinally, which are slightly oblique or helical and extend to the bottom of this mandrel, so that they communicate with the existing space 20, in the quenching chamber, under said mandrel and from there, by a passage 21 made in the seat 1a, with the system for supplying the quenching liquid. The operation of the device is the same as that of the device shown in Figs. 1 and 2, but it should be noted that the quench liquid is directed, both against the inner surface and against the outer surface of the bowl B, simultaneously.

      Fig. 5 shows an apparatus arranged to stress the cuvette both externally and internally during the quenching operation. This device is seen from a circular depression intended to receive the hot bowl. The annular wall of this depression is provided with a series of helical grooves 19a which communicate with the ducts 10a via a series of injection holes 14a. The operation of the device is the same as that of the device shown in Figs. 3 and 4, but, in this case, the cuvette is stressed both externally and internally during the quenching operation.



  The apparatus shown in FIG. 6 is a view of a cuvette holder 23, consisting of segments, the outer surface of which has a conicity corresponding to that of the conical seat provided, to receive it, in the wall 9. The inner surface of the cuvette holder 23 is provided with a series of helical grooves 19b, which communicate, by injection holes 14b and conduits 10b, with the annular channel 11. The operation of this apparatus is the same as that of the apparatus shown in fig. 5.



  The apparatus shown in FIG. 7 is for the sizing and quenching of cuvettes whose inner surface as well as the outer surface are conical. This apparatus is provided with a conical depression, the wall of which is provided with a series of helical grooves 19c, which communicate, through injection holes 14c and conduits 10c, with the annular channel 11.



  One could also make use of solid man drins, or arrangements of dilator mandrels different from that shown. In addition, the method can be applied by modifying the shape of the mandrel to hollow articles the interior of which is not circular. The hardened crust produced by quenching against the fluted mandrel will bear the marks of the ribs or ribs, alternating with those of the grooves or grooves, marks which are completely invisible directly, but which can be discerned by manipulating the cuvette so as to obtain a proper reflection of light on it.

 

Claims (1)

REVENDICATIONS: I Procédé de calibrage et de trempe d'ar ticles métalliques creux, en particulier de corps annulaires pour roulements à rouleaux, caractérisé en ce qu'après avoir formé la pièce à usiner à un diamètre lé gèrement inférieur à celui qu'elle doit avoir une fois terminée, on la chauffe, puis on soumet mécaniquement la pièce chaude à une tension circonférentielle pour en dilater l'intérieur à un diamètre légèrement supérieur à celui qu'elle doit avoir une fois terminée, et on la trempe immédiatement par refroidissement brus que, sans relâcher la tension circonféren- tielle en question, CLAIMS: I Method of calibrating and hardening hollow metal articles, in particular annular bodies for roller bearings, characterized in that, after having formed the part to be machined to a diameter slightly smaller than that which it should once finished, it is heated, then the hot part is mechanically subjected to a circumferential tension to expand the interior to a diameter slightly greater than that which it should have when finished, and it is quenched immediately by sudden cooling that, without releasing the circumferential tension in question, les opérations de mise sous tension et de trempe étant sensible ment instantanées et effectuées assez tôt après le chauffage de la pièce pour éviter un refroidissement appréciable de celle-ci. II Corps annulaire pour roulements à rou leaux obtenu par le procédé suivant la re vendication I, ayant comme paroi de rou lement une croûte durcie par une trempe à la surface et caractérisée par le fait que toute la croûte durcie résultant de la trempe de surface est conservée dans le corps terminé. the energizing and quenching operations being substantially instantaneous and carried out soon enough after the heating of the part to prevent appreciable cooling of the latter. II Annular body for rolling bearings obtained by the process according to claim I, having as a rolling wall a crust hardened by surface quenching and characterized in that all the hardened crust resulting from surface quenching is preserved in the finished body. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en outre par le fait que la tension circonférentielle à laquelle on soumet la pièce après l'avoir chauffée, et avant la trempe, est produite en forçant axiale- ment à l'intérieur de cette pièce un or gane dilatateur, pour en augmenter lé gèrement le diamètre, et que la trempe de la pièce est effectuée immédiatement après que cet organe dilatateur y a été ainsi forcé et pendant qu'elle se trouve encore soumise, sur celui-ci, à la tension en question. SUB-CLAIMS 1 A method according to claim I, further characterized in that the circumferential tension to which the workpiece is subjected after being heated, and before quenching, is produced by forcing axially inside the part. this part a dilating organ, to increase its diameter slightly, and that the quenching of the part is carried out immediately after this dilating organ has been thus forced into it and while it is still subjected, on it, to the voltage in question. 2 Procédé suivant la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe dilatateur est constitué par un mandrin dont une partie présente le diamètre et la conicité que doit avoir la pièce terminée et que le mouvement de pé nétration du mandrin dans la pièce est continué après que ladite partie est ve nue en prise avec cette pièce, pour en agrandir l'intérieur à un diamètre légère ment supérieur à celui qu'elle doit avoir une fois terminée. 3 Procédé suivant la revendication I et la sous-revendication 2, caractérisé par le fait que la partie du mandrin conique qui s'adapte à la surface intérieure de la pièce à traiter est pourvue de rainures et que le liquide de trempe est introduit et amené à la surface à tremper à travers lesdites rainures. 2 A method according to claim I and sub-claim 1, characterized in that the dilator member consists of a mandrel, part of which has the diameter and the taper that the finished part must have and that the penetration movement of the mandrel in the workpiece is continued after said part has come into engagement with this workpiece, to enlarge its interior to a diameter slightly greater than that which it should have when finished. 3 A method according to claim I and sub-claim 2, characterized in that the part of the conical mandrel which adapts to the internal surface of the workpiece to be treated is provided with grooves and that the quench liquid is introduced and supplied to the surface to be quenched through said grooves. 4 Procédé suivant la revendication I, carac térisé par le fait que, dans le cas de pièces dont l'une des surfaces est cylin drique et l'autre conique, on les soumet à une tension circonférentielle réalisée de manière à en dilater l'intérieur davantage à l'extrémité épaisse qu'à l'extrémité mince. 4 The method of claim I, charac terized in that, in the case of parts of which one of the surfaces is cylindrical and the other conical, they are subjected to a circumferential tension produced so as to expand the interior more at the thick end than at the thin end. 5 Procédé suivant la revendication I et la sous-revendication 4, caractérisé par le fait que la dilatation inégale de la pièce à ses deux extrémités est effectuée par un mandrin dont la partie qui agit sur l'inté rieur de cette pièce est du diamètre que doit avoir la pièce terminée, mais d'une conicité légèrement moindre, et que le mouvement de pénétration de ce mandrin dans la pièce est continué après que la partie en question du mandrin est venue eu prise avec ladite pièce. 6 Corps annulaire pour roulement à rou leaux suivant la revendication II, carac- térisée par le fait que la croûte intérieure durcie produite par la trempe de surface porte les marques des nervures du man drin dilatateur sur lequel elle a été trempée. 5 A method according to claim I and sub-claim 4, characterized in that the unequal expansion of the part at its two ends is effected by a mandrel whose part which acts on the inside of this part is of the diameter that must have the finished part, but of a slightly less taper, and that the movement of penetration of this mandrel into the part is continued after the part in question of the mandrel has come taken with said part. 6 annular body for roller bearing according to claim II, characterized in that the hardened inner crust produced by the surface quenching bears the marks of the ribs of the dilator shaft on which it has been quenched.
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