CH142235A - Coussinet et procédé pour sa fabrication. - Google Patents

Description

  Coussinet et procédé pour sa fabrication.    La présente invention a pour objet un  coussinet pour paliers de grosses machines,  applicable notamment, mais non exclusive  ment, aux boîtes d'essieux de véhicules f     erro-          viaires,    caractérisé par une cage en métal de  haute résistance enserrant une partie en mé  tal tendre destinée à venir en contact direct  avec le tourillon, ladite cage ayant une  forme telle qu'elle supporte les efforts dus  aux chocs, freinage, etc., ainsi qu'une partie  de la charge exercée sur le palier et protège  la partie en métal tendre contre les déforma  tions, cette partie en métal tendre supportant  le reste de la charge susdite.  



  L'invention se rapporte aussi à un pro  cédé pour fabriquer le coussinet en question,  procédé suivant lequel on établit tout d'abord  l'une des deux parties dudit coussinet, puis  on la soumet à un traitement qui permet une  adhérence intime des deux parties et la place  dans un moule, puis on coule le métal devant  constituer l'autre partie.  



  Le dessin ci-annexé représente, à titre  d'exemple, une forme d'exécution d'un cous-    sinet selon l'invention et une forme d'exécu  tion d'un moule utilisable pour la mise en  ouvre du procédé de fabrication de ce cous  sinet.  



  La fig. 1 est une vue en plan d'un cous  sinet selon l'invention, destiné à une boîte  d'essieu de véhicule ferroviaire;  La fig. 2 est une coupe longitudinale en  élévation de ce coussinet que  La fig. 3 montre vu en bout avec une  partie arrachée;  La fig. 4 est une vue en élévation d'un  moule utilisable pour la mise en ouvre du  procédé de fabrication du coussinet selon  l'invention.  



  Dans une forme d'exécution préférée du  coussinet selon l'invention on emploie de l'a  cier comme support de renforcement et la  partie métallique portante proprement dite est  composée d'un alliage ou mélange de cuivre  et     @de    plomb, cet alliage ayant des qualités  conductrices de la chaleur et des propriétés       antifriction    supérieures à celles des alliages  antifriction au plomb actuels et générale-      ment employés et l'alliage cuivre-plomb  étant intimement lié au support en acier par  une liaison par soudure comme il sera ex  pliqué plus loin.  



  La partie portante du coussinet contient  de préférence de 60 à 80 % de cuivre  et de 40 à 20 % de plomb, mais on  peut modifier ces proportions, et on peut  aussi dans certains cas employer d'autres  combinaisons de métaux anti-frictions dits  infusibles, ces derniers étant représentés par  les bronzes plastiques connus. Cependant,  comme il a été indiqué ci-dessus, il est pré  férable d'employer les simples alliages  cuivre-plomb, qui ne contiennent pas d'autres  métaux en mélange, à cause de leurs proprié  tés antifriction supérieures.

   On connaît et  on a reconnu depuis longtemps ces propriétés  supérieures, particulièrement pour l'alliage  contenant 75 pour cent de cuivre et 25 pour  cent de plomb mais la faible résistance de ce  métal a empêché jusqu'ici son emploi dans  les coussinets de chemins de fer et autres  coussinets soumis à des conditions de service  difficiles.  



  L'une des formes d'exécution d'un coussi  net suivant la présente invention, est repré  sentée en détail aux dessins annexés. Ce cous  sinet comprend une cage ou enveloppe poly  gonale 10 en acier ou autre métal de haute  résistance à la traction, et qui possède une  forme et des dimensions permettant de cons  tituer un coussinet que l'on puisse appliquer  facilement aux types actuels de boîte d'es  sieux pour chemins de fer. La cage 10 est ou  verte du côté supérieur, sauf en ce qui con  cerne une aile de renforcement 11 s'étendant  transversalement entre les bords supérieurs.  Cette cage présente aussi des logements ou  ouvertures 10' pour fixer ou ancrer en po  sition la partie tendre du coussinet.  



  Cette partie tendre peut être formée d'un  alliage cuivre-plomb, ou de tout autre métal  convenable. Ce métal est coulé directement  dans le châssis ou enveloppe 10, la partie  tendre étant indiquée par le signe de réfé  rence 12. La face supérieure de cette partie  tendre est exposée dans le châssis ouvert pour    venir en contact avec la pièce opposée de la  boîte d'essieu au point où la pression de la  charge est exercée dans la boîte. Cette dispo  sition permet de constituer un bloc de mé  tal portant entre l'essieu et la boîte d'essieu  qui reçoit la pression. En employant un cous  sinet de haute conductibilité pour la chaleur,  on évite tout excès d'échauffement du pa  lier.

   On évite aussi de cette façon l'inconvé  nient rencontré dans deux coussinets métal  liques, dans lesquels les lubrifiants travail  lent entre les métaux différents et provoquent  l'échauffement et des troubles subséquents,  et la cage de haute résistance à la traction  formant squelette protège le coussinet contre  les effets nuisibles du freinage latéral et  des poussées et chocs de la route. Ce coussinet  est réalisable par suite de l'emploi d'un mé  tal anti-friction ayant toutes les qualités  exigées pour les coussinets de chemins de fer  et s'usant lentement lorsqu'il est monté  comme un bloc dans une enveloppe ouverte  en acier. laquelle protège le métal contre les  effets nuisibles des poussées latérales et des  impulsions provoquées par le freinage et les  chocs de la route.  



  Pour la mise en ouvre du procédé de fa  brication du coussinet décrit on peut procé  der comme suit: on dépose d'abord par élec  trolyse sur le support en acier une couche  de cuivre de 0,025 à 0.125 millimètre d'é  paisseur. Ce support cuivré est alors séché  et placé dans un moule en sable convenable  ment établi et conformé d'après la forme du  coussinet achevé. On fond alors l'alliage  cuivre-plomb et on le verse à une tempéra  ture comprise entre 1010  et 1065  C. On  peut encore procéder simplement en nettoyant  complètement le support en acier, par exem  ple an moven d'un jet de sable, mais l'emploi  d'un métal intermédiaire pour la brasure  améliorera la solidité de la soudure.

   Cette  opération de     versage    est exécutée de façon à  faire couler à travers le moule 50 à 100 pour  cent de métal en plus que ce que peut conte  nir le moule. Ce procédé réalise une réelle  brasure ou soudure du métal cuivre-plomb  sur le support en acier, ce qui donne     un    cous-      sinet combinant une solidité maximum avec  les propriétés anti-friction désirables et dont  la durée de service sera plusieurs fois plus  longue que les coussinets antifriction avec  support en bronze actuellement employés.  



  Lorsqu'on fabrique des coussinets de ce  type, on a constaté qu'en exécutant le pro  cédé l'humidité a tendance à s'accumuler  en petites quantités sur le support en acier, ce  qui provoque de légers éclatements, résul  tant parfois en petites explosions, lorsqu'on  verse le métal dans le même moule qui con  tient le support en acier. On a constaté qu'on  peut écarter complètement cet inconvénient  en faisant passer un gaz chaud absorbant  l'humidité à travers les moules pendant quel  ques minutes immédiatement avant de cou  ler le métal. En tant qu'il ne s'agit que d'é  liminer l'humidité du support en acier ou au  tre organe sur lequel on désire souder ou  braser le métal fondu, la nature du gaz em  ployé est sans importance, pourvu qu'il soit  chaud et non saturé en humidité, c'est-à-dire  pourvu qu'il absorbe l'humidité.

   Mais on  a encore découvert que la soudure ou brasure  entre les deux métaux est bien améliorée si  le gaz employé est neutre ou réducteur plu  tôt qu'oxydant. Le gaz à employer de pré  férence est l'azote, car non seulement ce gaz  expulse l'oxygène de l'air hors du moule, ce  qui empêche l'oxydation des parties supé  rieures chauffées du support pendant l'inter  valle entre l'entrée initiale du métal fondu  dans le moule et le recouvrement complet du  métal du support, mais, en outre, il ne vicie  pas l'atmosphère environnante. On peut em  ployer du gaz ordinaire de v@lle ou gaz de  gazogène, mais si l'on emploie ces gaz, il est  évident qu'il faut prévoir des moyens de ven  tilation au-dessus des moules pour enlever  les gaz nocifs de la salle où s'effectue le tra  vail.

   On obtient un gaz convenable en brû  lant du gaz de gazogène exempt d'hydrogène  dans de l'air légèrement raréfié, ce qui donne  un gaz résultant formé d'un mélange d'a  zote et d'acide carbonique contenant moins  de 1 % d'oxyde de carbone.  



  Pour mieux comprendre la façon de pro-    céder pour construire des coussinets du type  décrit ci-dessus, on se reportera à la fig. 4,  dans laquelle 12 désigne un demi-châssis in  férieur de fonderie de construction habituelle  qui coopère de façon connue avec un     demi-          châssis    supérieur 13 pour maintenir un moule  en sable 14. Le moule 14 est pourvu d'un ori  fice de coulée 15 et d'un évent 16 à l'extré  mité opposée. Le moule 14, de même que  l'orifice 15 et l'évent 16 est construit de la  façon habituelle et est de préférence en sable  de fonderie. L'évent 16 est pourvu d'un bec  en porte-à-faux qui sert à décharger le métal  fondu s'écoulant vers le haut à travers cet  évent dans une lingotière 17.

   Au dessin, le  moule 14 est représenté avec l'organe métal  lique 10 logé dans le moule. Dans l'exemple  présent, cet organe métallique est une cage  en acier cuivré convenant pour fabriquer un  coussinet de chemins de fer de 127 X 229  millimètres. Cet organe métallique est dis  posé dans le moule de telle façon que le métal  fondu à verser ultérieurement soit coulé le  long de la face intérieure de cet organe pour  former une surface portante.  



  Avant de verser le métal fondu, on dis  pose un conduit 18 auquel est raccordé un  tuyau 19 pourvu d'un robinet 20. A l'extré  mité supérieure du tuyau 19, on dispose un  joint à rotule 21 qui supporte une longueur  de tuyau 22 dirigée horizontalement et à  l'extrémité de laquelle on raccorde un tuyau  23 dirigé vers le bas et pouvant établir la  communication avec l'intérieur du moule en  sable 14. L'extrémité inférieure de ce tuyau  23 porte un collier 24 qui forme une liaison  sensiblement étanche entre le tuyau et le  moule. Autour du tuyau 22 disposé horizon  talement, on monte un réchauffeur électri  que 25 qui sert à chauffer le gaz qu'on intro  duit dans le moule 14 et qui vient du conduit  18.

   Dans l'exemple présent, ce réchauffeur  25 est représenté comme formé d'un serpentin  de fil enroulé autour de la longueur droite     @le     tuyau     2)?,,    mais il est bien entendu que le       tuyau    22 pourrait être en forme de serpentin  ou avoir toute autre forme pour effectuer le  chauffage convenable du gaz.      Après que le moule en sable 14 a été éta  bli, comme il a été indiqué ci-dessus, le sup  port métallique ayant été convenablement  placé dans ce moule, on introduit le tuyau  23 dans l'évent 16 de façon à établir la com  munication avec le conduit 18. On ouvre en  suite le robinet 20 et le gaz s'écoule à tra  vers le réchauffeur électrique 25 où il est  chauffé, puis dans le moule 14 pour sortir  par l'orifice de coulée 15.

   Pour une pièce fon  due de la dimension envisagée au dessin et  convenant pour un coussinet ordinaire de  chemins de fer, on a constaté qu'il est avan  tageux d'employer un débit de gaz variant  55 et 140 litres par minute. Lorsque le gaz  est ainsi introduit dans le moule, le collier  24 sur le tuyau 23 servira à empêcher toute  introduction d'air dans le moule. On a cons  taté qu'il suffit de faire passer l'azote chaud  à travers le moule pendant 1 à 5 minutes,  pour sécher complètement et chauffer légère  ment le support en acier et pour remplir le  moule de gaz non-oxydant. Lorsqu'on a  ainsi traité le moule au moyen du gaz chauffé  et lorsqu'on a fermé le robinet 20, on fait bas  culer vers le haut le tuyau 23 ainsi que le  réchauffeur 25 pour les dégager, ce qui est  possible grâce à la liaison à rotule 21 au som  met du tuyau 19.

   Lorsque cette opération a  été faite, on peut verser le métal dans le moule  14 aussi tranquillement et aussi doucement  que dans tout moule à sable ordinaire, et les  parties chauffées du support ou organe mé  tallique à l'intérieur du moule ne seront pas  oxydées et ne compromettront pas un con  tact propre et parfait avec le métal fondu  introduit. Il résulte de cette disposition que  la surface de la pièce métallique insérée dans  le moule sera maintenue dans un état conve  nable pour réaliser une brasure ou soudure so  lide avec le métal coulé.  



  Il est évident qu'une infinité de modifi  cations peuvent être apportées dans la pra  tique au procédé que nous venons de décrire.  On peut employer différents gaz     non-          oxydants.    De même, on peut renverser la po  sition du support et du métal portant et on  peut, par exemple, couler un support solide    en bronze autour dune douille en cuivre  plomb ou en bronze plastique. Dans ce der  nier cas, la douille en métal plastique est  placée dans le moule à sable qui est établi  d'après la forme du bronze du support; on  fait traverser l'azote chaud de façon à bai  gner la surface extérieure de la douille pour  la sécher complètement et la protéger contre  l'oxydation; puis on verse le bronze autour  de la douille.

   On peut aussi supprimer com  plètement le moule à sable et le support peut  constituer complètement le moule pour le mé  tal versé qu'il faut souder ou braser sur le  support.  



  L'expression "infusible" dans le texte  présent s'applique au type de métaux coussi  nets à base de cuivre formé principalement  de cuivre et de plomb ou de cuivre et de  plomb avec de plus petites quantités d'étain,  et que l'on désigne souvent sous le nom de mé  taux plastiques. Lemot "acier" dans cetexte se  rapporte, de façon générique, à tout alliage  commercial de fer ou à son équivalent.  



  Lorsque la soudure des deux métaux cons  titue le point le plus important à considérer,  on emploie un gaz réducteur; mais si on vent  surtout assurer une coulée du métal en dou  ceur, la soudure ayant moins d'importance,  on peut employer n'importe quel gaz absor  bant l'humidité.

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Coussinet pour paliers de grosses ma chines, applicable notamment, mais non ex clusivement, aux boîtes d'essieux de véhi cules ferroviaires, caractérisé par une cage en métal de haute résistance enserrant une par tie en métal tendre destinée à venir en con tact direct avec le tourillon, ladite cage ayant une forme telle qu'elle supporte les ef forts dus aux chocs, freinage, etc., ainsi qu'une partie de la charge exercée sur le pa lier et protège la partie en métal tendre con tre les déformations, cette partie en métal tendre supportant le reste de la charge sus dite. ._ SOUS-REVENDICATIONS 1 Coussinet selon la revendication I, caracté risé en ce que la partie tendre est consti tuée par un alliage contenant 60 à 80 de cuivre et 20 à 40 % de plomb.

   2 Coussinet selon la sous-revendication 1, caractérisé par une couche métallique mince interposée entre la cage et la partie tendre, cette couche servant à obtenir une liaison intime de ces deux parties, de telle sorte qu'elles ne forment qu'une seule et unique pièce. Coussinet selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que la couche métallique mince est formée de cuivre. 4 Coussinet selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que la couche interposée entre la cage et la partie tendre a une épaisseur de 0,05 mm au minimum et de 0,125 mm au maximum.

   REVENDICATION II: Procédé pour la fabrication d'un coussi net selon la revendication I, suivant lequel on établit tout d'abord l'une des deux par ties dudit coussinet, puis on la soumet à un traitement qui permet une adhérence intime des deux parties et la place dans un moule, puis on coule le métal devant constituer l'autre partie. SOUS-REVENDICATIONS 5 Procédé selon la revendication II, carac térisé en ce qu'on revêt l'une des deux parties du coussinet par l'électrolyse, d'une couche métallique mince servant à unir intimement les deux parties. 6 Procédé selon la revendication II, carac térisé en ce qu'on sèche le moule en le faisant traverser par un courant de gaz non oxydant élevé à une certaine tempéra ture et qui absorbe l'humidité.

   7 Procédé selon la sous-revendication 6, ca ractérisé en ce qu'on emploie, pour sécher le moule, un gaz résultant de la combus tion d'un gaz exempt d'hydrogène dans de l'air raréfié et qui contient de l'azote, de l'acide carbonique et au maximum 1 % d'oxyde de carbone. 8 Procédé selon la sous-revendication 6, ca ractérisé en ce qu'on utilise, pour sécher le moule, un gaz constitué par de l'azote pur. 9 Procédé selon la revendication II, suivant lequel on exécute la cage en un métal peu fusible, on la dispose dans le moule et on coule la partie tendre du coussinet. 10 Procédé selon la revendication II, sui vant lequel on prépare d'abord la partie tendre du coussinet, on la dispose dans un moule et on coule ensuite la cage.