Procédé de fabrication d'une bague pour roulement à rouleaux ou à billes, et bague obtenue par ce procédé. La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication d'une bague pour roulement à rouleaux ou à, billes, composée d'au moins deux sections distinctes. Elle a également pour objet une bague obtenue par ce procédé. De telles bagues ou portées de rou lement divisées sont destinées à être utilisées dans des roulements à rouleaux ou à billes exécutés pour s'adapter autour d'arbres, de manetons de manivelles, d'axes, de tourillons, de broches ou de parties de ces organes, lors due, pour une raison ou pour une autre., il est désavantageux ou impossible d'utiliser des roulements composés d'éléments d'une seule pièce.
Dans de tels cas, on utilise des portées cri des bagues qui se composent chacune de deux sections séparées ou davantage, exécu tées de façon à s'adapter bout à bout, de ma.- riière à constituer une portée de roulement cylindrique. La cage pour les rouleaux ou billes d'acier trempé est intercalée entre la bague intérieure et la bagne extérieure. Cette cage peut, tout comme l'une au moins desdites bagues, être constituée par deux sections cour bes séparées ou davantage.
La fabrication de telles bagues pose un problème du fait de la tendance qu'ont les sec tions de bagnres à se déformer au cours de leur fabrication. On peut, sang, autre, obtenir des section en acier ayant une courbure désirée, mais, dans les opérations ultérieures, parti culièrement pendant la trempe pour le dur- cassement, il se produit une distorsion sous l'action des contraintes ou tensions internes de la matière. Cette distorsion ou déforma- taon varie avec la courbure de la section et d'une façon qui, ordinairement, ne peut pas être connue d'avance avec précision.
C'est pour cette raison qu'il était jusqu'ici bien sou vent nécessaire d'effectuer un meulage ou usi nage considérable de telles sections de bagues en acier après la trempe pour rendre aux sur faces cylindriques la forme exacte désirée.
La présente invention vise à supprimer cette difficulté et à fournir un procédé simple et expéditif pour la fabrication de sections de bagues, présentant, après la trempe, la cour bure précise désirée.
On a observé qu'on peut surmonter la dif ficulté provenant de la. distorsion en utilisant certains aciers appropriés, d'une composition connue. On peut fixer au préalable avec pré cision la distorsion d'une bande courbe exé cutée en ces aciers, à la trempe nécessaire au durcissement.
Selon le procédé objet de l'invention, on forme chacune de ces sections en pliant une bande d'acier dont les fibres sont disposées dans le sens de sa longueur, selon un. arc de cercle dont l'axe est perpendiculaire au plan desdites fibres, et on trempe cette section par réchauffage et immersion. On donne à ladite section, avant sa trempe, cure forme telle que la corde de l'arc ait une longueur différente de la corde de l'arc de la section trempée d'une quantité égale à celle dont la corde changera de longueur au cours de la trempe, les propriétés de l'acier étant telles que ladite quantité dont la longueur de la corde de l'arc est modifiée par la trempe puisse être déter minée d'avance.
Autrement dit, la distorsion connue qui doit se produire lors de la trempe est compensée par une erreur égale et de sens contraire réalisée lors du cintrage de la bande. Dans la plupart des cas, la distorsion à la trempe ouvre l'arc et augmente légèrement la longueur de sa corde, elle peut cependant avoir l'effet contraire dans certains cas, comme on le verra ci-après.
Pour connaître à l'avance l'importance de la distorsion à la trempe d'une section de ba gue d'une forme particulière quelconque, et pour pouvoir en tenir compte dans la pro duction en série, il faut que la matière utili sée ait une composition connue et que la dis position de ses fibres soit connue, il faut éga lement s'être assuré, par des essais préala bles, que cette matière sous la forme d'une bande cintrée sue déforme d'une manière uni formes et régulière à la trempe. On a constaté qu'il est nécessaire que la fibre de l'acier soit disposée dans le sens de la longueur de la bande.
De plus, même avec cette disposition des fibres, il faut s'assurer que la composi tion de l'acier convienne au but qu'on se pro pose d'atteindre, de même que les autres ca ractéristiques de cet acier. On a découvert que les alliages d'acier et de chrome, dont les teneurs en carbone et en chrome sont telles qu'on obtienne un composé de -structure stable, conviennent partieulièrement bien. Si ces te neurs en carbone et en chrome ne sont pas telles, on ne peut obtenir de résultats unifor mes et prévisibles.
Le dessin annexé représente, de façon s ché- mat.ique et à titre d'exemple, une forme d'exé- eution chi procédé selon l'invention et un rou lement à rouleaux. La fig. 1 représente une barre méplate laminée, cintrée dans une matrice. La fig. 2 montre comment, on resserre la section usinée, obtenue à. partir de. ladite barre, autour d'un mandrin.
Les, fig. 3 à 6 se rapportent à la fabrica tion de bagues rainurées, la fig. 3 repré-en- tant l'usinage d'une rainure dans la surface d'une section de bague extérieure, après cin trage dans la matrice.
La fig. 4 représente l'usina-e d'une gorge dans la surface extérieure d'une bague inté rieure, après cintrage.
La fig. 5 représente une section rainurée extérieurement, montée autour d'un mandrin. La fig. 6 représente une section à rainure intérieure disposée autour d'un mandrin.
La fig. 7 est une vue en perspective d'une forme d'exécution d'un roulement à rouleaux comprenant des bagues non rainurées compo sées chacune de deux sections.
La bande droite 1. est en acier homogène dont la fibre est disposée dans le sens de sa longueur. Une telle bande peut, par exemple, être obtenue par laminage d'une barre, la plus grande dimension de la bande correspondant à la direction du mouvement de la barre entre les cylindres du laminoir. La bande est en acier d'une composition connue telle que la distorsion d'une telle bande courbée d'une di mension donnée de cette matière après ré- chauffage et trempe soit régulière et, par con séquent, susceptible d'être 'connue à, l'avance. Cet acier est. de préférence un acier chromé compound stable.
On. peut donner comme exemple d'un tel acier, un acier chromé ayant une teneur en carbone d'environ 1% et une te- neur en chrome de 1,3 0/0.
Un autre exemple, voisin de la limite opposée de la gamme des aciers chromés eompound stables, a une te- neur en carbone de 0,33 % et une teneur en chrome de 141/o. Les spécialistes des alliages de l'acier et du chrome connaissent d'autres exemples intermédiaires.
Ces aciers au chrome ont non seulement la propriété de présenter, ainsi que cela. a été dit ci-dessus, une distor sion susceptible d'être déterminée, mais il conviennent aussi particulièrement à la fa brication de bagues destinées à résister à un service pénible. La bande 1 est cintrée, de préférence à chaud, sur un gabarit, une matrice ou un outil lage analogue approprié. La fig. 1 représente une bande 1a, cintrée au moyen d'une ma trice 2 en forme de demi-cercle. Bien entendu, on pourrait de la même faon exécuter la ba gue en trois sections ou davantage.
Les ba gues, dont la fabrication va être décrite ci- après, sont sans gorge.
Au cours de cette phase du procédé, on peut tenir compte de la distorsion ultérieure en cintrant la barre de manière à lui donner la forme d'un arc dont. la corde est légèrement plus courte que celle que doit avoir le pro duit final. Il est toutefois préférable de réa liser cette réduction de la longueur de la corde dans une phase ultérieure de la fabri cation et, en conséquence, on peut utiliser le cintrage représenté en fig. 1 pour produire une section semi-cylindrique dont. le rayon est légèrement plus grand que celui du pro duit fini (en prévoyant la surépaisseur néces saire pour tenir compte des imperfections su perficielles qui devront être enlevées par usi nage).
De préférence, on chauffe ensuite la sec tion la dans un four pour la détendre ou pour réduire la grosseur du grain, après quoi on la refroidit. rapidement dans l'air. On estime que cette opération évite la formation de grands cristaux et donne ainsi au métal une structure plus résistante. Cette phase n'est pas représentée sur le dessin. Ensuite, on la soumet, de préférence, à Lin recuit (qui n'est pas représenté non plus), en la faisant chauf fer dans un four jusqu'à une température de recuit appropriée (inférieure à la tempéra ture à laquelle elle a été portée au cours de l'opération précédente), et on la laisse se re froidir lentement.
Le but de cette opération est de faire disparaître les contraintes inter nes et d'adoucir l'acier, afin d'en faciliter l'usinage.
On usine ensuite la section sur un tour. Cette opération. a pour but d'enlever la cou che superficielle formée au cours des opéra tions de cintrage, d'affinage du grain à chaud et de recuit, ainsi que les autres imperfections éventuelles de la surface, et d'obtenir une sur face plus lisse et plus précise que celle de la bande laminée. On conserve la forme courbe exacte de la section au cours de l'usinage.
Les tranches et les extrémités de la section font également l'objet d'un usinage, les surfaces d'extrémité recevant, de préférence, une forme appropriée à la réalisation, entre les sections, de joints tels qu'ils permettent un passage progressif des rouleaux sur les joints des ba gues complètes assemblées.
On réduit ensuite le rayon de la section, par exemple en la resserrant autour d'un mandrin d'un diamètre légèrement inférieur à celui de la. section après usinage, en prenant soin de conserver la forme d'un arc de cercle. On obtient cette réduction de rayon sans application de chaleur, par des moyens de pression appropriés quelconques, tels qu'une presse à vis, une presse hydraulique, Lin étau, ou par un procédé de lami nage. Cette opération est indiquée dans la fig. 2, dans laquelle la section courbe <I>7</I> ca est représentée autour d'un man drin 4, dans une presse indiquée par des organes 5 et 6, mobiles l'un par rapport à l'autre.
La réduction du diamètre ou de la corde de l'arc qu'on obtient par ce moyen est telle qu'elle compense l'augmentation de l'ouver ture du segment qui se produit au cours de la phase suivante de trempe. La section 1a doit donc présenter une corde d'une longueur telle que l'augmentation de la longueur de cette corde qui se produit à la trempe lui donne avec exactitude la longueur voulue dans le produit final.
La quantité dont le seg ment s'ouvre ainsi pendant la trempe dépend de la. dimension et du type de bague; on peut facilement la déterminer pour une matière donnée, et on observe que des segments cin trés fabriqués à titre de témoins s'ouvrent de quantités sensiblement identiques quand on les soumet au même traitement. Soit, par exemple, un roulement à rouleaux de 37,5 mm d'alésage, comprenant des bagues sans gorges intérieure et extérieure, composées chacune de deux sections. Ces bagues étant exécutées en.
acier chromé de n'importe quelle composition choisie dans la gamme des compositions sta bles, la corde de la bague extérieure s'ouvre durant la trempe de 0,38 mm, et la corde de la bague intérieure s'ouvre de 0,25 mm. La longueur de la corde obtenue par l'opération de resserrement indiquée à la fig. 4 doit être inférieure de la même quantité à celle qu'on désire finalement obtenir. Dans cet exemple, le diamètre intérieur de la bague intérieure du roulement est de 60,32 mm, le diamètre intérieur de la cage de 76,2 mm et le dia mètre intérieur de la bague extérieure de 84,14 mm.
Pour un roulement d'un type sem blable d'im alésage de 127 mm, les chiffres correspondants pour les bagues extérieure et intérieure sont de 0,889 et de 0,63.5 mm, le diamètre intérieur de la bague intérieure étant de 174,6 mm, le, diamètre intérieur de la cage de 200,0 mm. et le diamètre intérieur de la bague extérieure de 219,1. mm.
Pour un roulement à rouleaux de 609,6 mm exécuté en acier identique, on calcule la longueur de la corde de la section de bague extérieure de façon qu'elle s'ouvre pendant la trempe de 3,2 mm, les chiffres ci-dessus étant indiqués à titre d'exemple.
On trempe ensuite la section par réchauf- fage et immersion et, ainsi que cela a été dit ci-dessus, on obtient les résultats les meilleurs quand le traitement se fait de façon à durcir la pièce d'une manière uniforme dans toute son étendue.
Il ne reste plus qu'à meuler la. section pour obtenir un fini lisse et pour faire dis paraître les légers écarts par rapport à la courbure exacte, ce qui demande très peu de travail.
La description qui vient d'être faite se rapporte à la fabrication de bagues sans gor ges dans lesquelles la surface extérieure est légèrement plus grande que la surface inté rieure, les sections composant de telles bagues s'ouvrant toujours légèrement, à la trempe, comme cela a été dit ci-dessus. L'effet de cette ouverture semble se répartir d'une manière très régulière sur tout l'arc, le rayon de cour bure de cet are étant légèrement augmenté en tous les points de la surface courbe, d'une façon absolument uniforme.
Le procédé décrit peut également être appliqué à la fabrication de bag-ties à gorges ou d'autres bagues dans lesquelles le rapport entre les surfaces courbes, intérieures et e=@té- rieures est différent. Quand il s'agit d'obte nir des bagues à gorge, on cintre une bande. laminée plate dans Lin gabarit, fine matrice ou un outillage analogue, selon le procédé dé crit à propos de la. fabrication des bagues sans gorges. La. matière de la bande aura le mêmes caractéristiques que dans le premier cas.
Dans l'opération d'usinage qui, de pré férence, suit immédiatement, on usine les gor ges dans les bagliesi. Ainsi, la bague extérieure désignée par lb dans la fig. 3 a-Lira une gorge longitudinale intérieure 9\ pour les rouleaux. Cette gorge sera usinée dans sa surface inté rieure par l'outil désigné par 10. De même, la. bague intérieure désignée par l e dans la. fig. 4 ailra une gorge extérieure 11. Cette gorge sera, usinée d'une façon semblable dans sa surface extérieure.
Dans 1e cas de la ba gue intérieure, le résultat, de la trempe sera d'ouvrir l'arc de la section, de la même façon que dans le cas décrit ci-dessus relatif à la fabrication de bagues sans gorges. Dans le cas, de la bague extérieure toutefois, le résul tat de la trempe sera de ramener les extré mités de la section. légèrement vers l'intérieur, la longueur de la corde étant augmentée dans le cas de la. bague intérieure et réduite dans le cas de la. bague extérieure. Ces résultats sont dus au fait que la surface extérieure, munie d'une gorge, de la.
bague intérieure, pré sente, comme le montre la fig. -', une plus grande superficie de contact avec le milieu de trempe que la surface intérieure, et tend, par conséquent, à se refroidir plus vite et @. pren dre son retrait plus tôt que la.
surface inté rieure, tandis que la sui-face intérieure, mu nie d'une gorge, de la bague extérieure, pré sente, comme le montre la fig. 3, une super ficie plus grande que sa surface extérieure et se refroidit, par conséquent., plus vite et prend son retrait plus tôt que sa surface exté- rieiue. Le procédé décrit ci-dessus et appliqué aux bagues sans gorges peut, pour la fabri cation de bagues extérieures munies de gorges, être modifié de la faon suivante:
On presse, comme le montre la fig. 5, la section de la bague extérieure autour d'un mandrin 4a., présentant une nervure annulaire 12, contre laquelle on applique le fond 9 de la gorge et une partie 13, d'un diamètre moindre, contre laquelle on applique les parties 14 du bord de la bague au moyen d'une presse ayant des éléments 5 et 6 mobiles l'un par rapport à l'autre. D'élasticité de la matière permet d'ou vrir la section de la faible quantité nécessaire pour l'adapter aux surfaces contre lesquelles on l'applique, sans donner naissance à des contraintes nuisibles dans la matière.
C'est également ce qui se produit lorsqu'on resserre une section autour d'un mandrin de diamètre légèrement plus petit, dans la fabrication d'une bague sans gorge ou d'une bague inté rieure munie d'une gorge extérieure.
Dans le cas de la section munie d'une gorge extérieure d'une bague intérieure et après usinage de cette dernière, on peut res serrer la section autour d'un mandrin d'un rayon légèrement inférieur à. celui cl-Lie doit avoir le produit final désiré, comme cela est indiqué dans la fig. 6, montrant la section lc pressée autour du mandrin 4b.
On trempe ensuite les sections munies d'une gorge comme cela a été décrit ci-dessus, d'une manière uni forme dans toute leur étendue: la section de bague intérieure s'ouvre et sa corde s'allonge l-,endant la trempe, de la faible quantité qui est nécessaire pour ramener la corde dans cha que cas à la longueur finale voulue. L'impor tance de la variation de la longueur de la corde provoquée par la trempe sera du même ordre quo celle qui a été indiquée ci-dessus à propos de la fabrication de bagues unies, si l'acier utilisé est le même.
Il est évident que pour les bagues munies de gorges, on peut, tout comme pour les ba gues sans gorges, prévoir la compensation de la distorsion due à la trempe, dans l'opération de cintrage à chaud de la bande et supprimer l'opération de resserrage ou d'ouverture de la section après usinage.
Ainsi, dans le cas d'uné bague munie d'une gorge extérieure, on cin trerait la section comme le montre la fig. 1, mais selon un rayon de courbure plus petit que le rayon désiré du produit final, ce rayon de courbure étant inférieur à la cote désirée de la quantité voulue pour compenser la dis torsion qui se produit à la trempe, l'exécution des gorges et les autres opérations d'usinage se faisant ensuite, avant la trempe.
D'une fa- @on semblable, dans le cas d'une bague munie d'une gorge intérieure, on cin trerait la section comme le montre la fig. 1, selon un rayon plus grand que le rayon désiré du produit final, ce rayon étant supérieur à la cote voulue de la quan tité qui convient pour compenser l'ouverture qui se produit à la trempe. Les bagues munies de gorges peuvent être terminées à la meule après la trempe.
Dans la fig. 7, on a représenté une forme d'exécution de roulement à rouleaux fendu comprenant des bagues intérieure et exté rieure sans gorges. Ainsi que le montre la figure, les rouleaux a sont maintenus en place par une cage fendue, composée de deux par ties semblables b et c. Les sections clé la bague intérieure sont désignées par d, e et celles de la bague extérieure par 1a, la; leurs extré mités présentent une forme qui assure un pas sage graduel des rouleaux sur les joints.
C'est ainsi que les extrémités des sections de la ba gue intérieure sont inclinées par rapport à l'axe du roulement, comme cela est représenté en 14, tandis que les extrémités des sections de la bague extérieure forment des joints en forme de<B>V,</B> comme cela est indiqué en 15 et ; 15a. On peut donner la forme désirée à ces extrémités, de n'importe quelle manière appro priée, avant le cintrage des bandes. De pré férence, on obtiendra\ cette forme, après le cintrage des bandes, au cours de l'opération , d'usinage.
On peut faire observer que les résultats décrits ci-dessus ne peuvent être obtenus avec de l'acier non homogène, comme celui qu'on obtient au moyen d'une couche dure super ficielle soudée sur une couche plus tendre, par suite des efforts inégaux auxquels la ma tière est soumise quand on la cintre et qu'on la trempe.
Avec une pareille matière et, pour autant qu'on a pu s'en rendre compte, avec n'importe quel acier d'LUn caractère dif férent de celui qui a été décrit ci dessus et dont les fibres sont dispo- sées dans le sens de la longueur, il est im possible de savoir à l'avance la quantité an gulaire dont une bande, cintrée selon un arc de cercle, s'ouvrira ou se fermera pendant la trempe.
On peut remarquer, en outre que, dans le cas d'une bague divisée obtenue par découpage d'un tronçon de tube en acier pour obtenir deux sections ou davantage, les fibres Cie l'acier sont disposées dans le sens de l'axe, étant donné que le tube a été obtenu à partir d'un lingot. Ces fibres sont, par conséquent, perpendiculaires à la direction dans laquelle sont orientées les fibres dans-une bague obte nue par le procédé décrit. Il s'ensuit que de telles sections s'ouvrent ou se ferment ou se tordent à la trempe d'une quantité qu'on ne peut pas indiquer exactement à l'avance, et qui, dans tous les cas, nécessite un meulage ou usinage considérable pour rectifier les sur faces courbes sur lesquelles les billes ou rou leaux doivent reposer, pour leur donner une forme cylindrique exacte.