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"Coussinet garni et son procédé de fabrioation"
La présente invention a trait à un coussinet garni et à son procédé de fabrication et vise particulièrement un ooussinet perfectionné composé alun corps ou élément de support fait de métal en bande et d'une couche ou gar- niture interne de métal antifriction unie de façon per- manente à la virole de support sur la surface de contact entière de cette virole, et un procédé permettant de fa- briquer'ce coussinet industriellemen économiquement , briquer coussinet industriellement et économiquement 07,
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L'invention a principalement pour objet un coussinet de ce genre dans lequel une union solide et uniforme est' établie entre le corps du coussinet et sa garniture et un procédé pour fabriquer ce coussinet d'une façon satis- faisante et économique en partant d'une bande plate de métal . L'invention a en outre pour objet un procédé per- mettant de fabriquer des coussinets garnis en partant de tôle d'acier flexible de grande résistance à l'extension, c'est-à-dire d'un métal peu coûteux, et d'obtenir néan- moins les avantages découlant de l'emploi de cette matiè- re supérieure pendant l'application du métal antifriction sans l'élimination ou perte de ces qualités ,
Dans le dessin annexé :
Fig. 1 est un plan représentant une bande de tôle d'acier .
Fig. 2 est une vue de côté représentant cette bande au cours de sa fabrication .
Fig. 3 est un plan d'un flan établi à l'aide de cette bande ,
Fig. 4 est une vue de côté du flan de figure 3 et représente en pointillé l'excédent de longueur donné à ce flan .
Fig. 5 est une vue de côté représentant l'ébau- che obtenue après la première opération de façonnage ef- fectuée en vue de la transformation de ladite ébauche en une virole complète ,
Fig. 6 est une vue analogue représentant la se- conde opération de façonnage de l'ébauche .
Fig. 7 est une vue analogue représentant l'ébau- che ayant reçu finalement la forme d'une virole complète ,
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Fig. 8 est une vue analogue représentant l'opé- ration de façonnage ou de compression finale .
Fig. 9 est une vue en bout partielle représen- tant le joint établi entre les bords de l'ébauche ,
Fig. 10 est une coupe transversale représentant la virole après que le métal antifriction a été appliqué sur. sa Surface interne ,
Fig. 11 est une vue en bout fragmentaire du coussinet terminé et représente le joint de la virole externe .
Fig. 12 est une vue en bout fragmentaire repré- sentant l'épaississement de la virole près du joint comme résultat des opérations de façonnage et de compression .
On fabrique depuis longtemps des coussinets faits de matières telles que le laiton, le bronze, etc... et gar- nis d'un métal antifriction tel que le métal "blanc" à la fois sous forme de coquilles semi-cylindriques et sous forme de viroles ou douilles qui peuvent alors, dans cer- tains cas, être sectionnées pour constituer deux coquil- les ou demi-coussinets . Des coussinets de ce genre ont aussi été établis en employant des métaux durs tels que ltacier pour constituer la virole ou corps du coussinet ;
et dans la fabrication de coussinets de ce genre, des tu- bes sans soudure ont été employés couramment pour consti- tuer l'élément de support ou externe du coussinet, le tu- be étant découpé en tronçons de longueur convenable et garni de métal blanc, les tronçons pouvant ensuite être sectionnés, si on le désire, pour constituer des demi- coussinets garnis destinés à divers usages .
L'invention a pour objet un procédé de fabrication
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de coussinets à garniture de métal blanc et à support d'acier basé sur l'application d'une feuille plate d'un métal flexible tel que l'acier pour constituer la virole externe ou corps du coussinet, ce qui permet de réaliser une économie très importante dans le coût de la matière et donne un coussinet supérieur de prix de revient rela- tivement faible .
Pour fabriquer les viroles destinées à être garnies de métal blanc, on fait usage d'une bande 1 de t8le d'a- cier ayant traversé divers jeux de cylindres 2 de façon qu'elle possède une certaine élasticité ainsi qu'un grain distinct s'étendant dans le sens longitudinal de la ma- tière et une structure métallique qui est extrêmement te- nace et dure et possède une grande résistance à l'exten- sion tout en étant relativement bon marché . Il va de soi que la t8le d'acier employée peut, sans sortir du cadre de l'invention, être obtenue autrement que par laminage, pourvu qu'elle possède les propriétés décrites .
On décou- pe dans la bande 1 des flans rectangulaires 3 dont la di- mension la plus grande est transversale à la bande, de sorte que la direction du grain est celle indiquée par les lignes pointillées de figure 3 . En d'autres termes, le grain s'étend transversalement par rapport au flan, ce , qui facilite les opérations de façonnage et permet de don- ner au flan des courbures beaucoup plus régulières .
Pour produire un joint parfaitement étanche entre les bords adjacents du flan 3 lorsque celui-ci a été re- courbé cylindriquement, on a trouvé qu'il est essentiel de donner à ce flan une longueur un peu plus grande que celle qui serait réellement nécessaire pour constituer un
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cylindre du diamètre et de la circonférence désirés . En d'autres termes, on introduit dans le flan un excédent de matière dont le role sera décrit ci-après .
Il est aussi désirable de donner tout d'abord aux extrémités du flan une courbure se rapproohant de celle qu'elles doivent posséder dans le corps du coussinet afin que lesdites extrémités se rencontrent rectangulairement lorsqu'elles sont façonnées dans les matrices , ce qui empêche le bord d'une des extrémités de couper la partie plate de l'autre et empêche aussi les bords externes des deux extrémités de reposer contre la surface de la matri- ce, ce qui aurait pour effet soit d'arrondir ces bords, soit d'user exagérément la matrice .
En outre, il est très désirable de donner préliminairement à la partie mé- diane du flan une courbure de rayon plus petite que la courbure finale de la virole terminée, afin d'augmenter la pression existant en travers du joint de la virole fi- nale et de faciliter le recourbement des deux moitiés du flan pendant l'opération de façonnage finale . En prenant ces précautions dans le façonnage de la virole, on a réus- si à établir un joint qui est étanohe et résiste aux pres- sions internes qui interviennent ordinairement au cours de l'opération de moulage par laquelle la surface interne de la virole est garnie de métal antifriction .
Le flan 3 porte un excédent de matière, comme indi- qué par les parties situées au delà des lignes pointil- lées A (Fig. 4) . On place alors ce flan dans des matri- oes convenables et l'on recourbe l'une vers l'autre les extrémités 7 dudit flan de la matière indiquée dans la figure 5, la courbure donnée ' ces extrémités étant ap-
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proximativement celle qu'elles doivent recevoir dans la vi- role finie . L'ébauche résultant de cette opération de fa- çonnage (Fig. 5) est alors placée sur une matrice 5 (Fig.
6) présentant une ouverture semi-cylindrique 6 dont le rayon de courbure est inférieur au rayon de courbure qu'on désire donner au coussinet cylindrique fini . On presse alors l'ébauche dans l'ouverture de la matrice 6 à l'aide d'une matrice complémentaire (non représentée) qui reçoit un mouvement de descente et agit sur la partie médiane de la surface supérieure de l'ébauche 3 .
Après cette opération, l'ébauche, qui a reçu la forme partiellement ouverte représentée en figure 6, est placée dans la se- conde matrice 8 (Fig. 7) et est alors fermée à l'aide d'u- ne matrice 9 qui agit par une cavité semi-cylindrique sur les extrémités recourbées supérieures de l'ébauche en obligeant le métal de cette ébauche à se mouvoir radiale- ment vers l'intérieur au contact de la surface cylindrique de la matrice, les extrémités supérieures recourbées de l'ébauche se mouvant circulairement à l'intérieur de la cavité de la matrice supérieure 9 jusqu'au moment où elles se rencontrent pour constituer le joint 10 .
Le déplacement du métal est indiqué dans les figures 7,9 et 12. Lorsque la bande est recourbée de la forme plate à une forme cylindrique, il est évidemment nécessai- re, pour constituer une butée entre ses deux extrémités, qu'il y ait soit un retrait de la bande sur la surface qui constitue l'intérieur du cylindre résultant, soit un al- longement de la partie de bande qui devient l'extérieur du cylindre, soit à la fois un retrait de la première par- tie et un allongement de la seconde . On obtient un joint
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étanohe en effectuant un déplacement du métal de la ban- de de la manière indiquée dans la figure 9 .
Dans cette figure, les lignes pointillées 11, 12 indiquent les posi- tions qui seraient occupées par les surfaces extrêmes nitiales de la bande sil ne se produisait aucun dépla- cement du métal, et le joint 10 indique la position oc- oupée par les extrémités de la bande en raison du fait que le métal se déplace dans une mesure telle que lesdi- tes extrémités sont contraintes à entrer en contact inti- me sur toute l'étendue des faces extrêmes .
Non seulement le métal est oontraint à se déplacer de la façon indiquée, mais le métal en excès de l'ébauche initiale est contraint à pénétrer dans ce joint et est ensuite repoussé ou re- foulé sur une partie de chaque extrémité de la bande sré- tendant approximativement du joint ou plan de contact des extrémités à des points situés à 90 environ de ce joint, comme indiqué dans les figures 7 et 12 .
Pour créer un contact entre les extrémités de la bande suivant un plan de largeur égale à celle de la ban- de, il faut prévoir un excédent de métal correspondant dans l'ébauohe, et si l'excédent prévu est encore plus grand, non seulement l'étanchéité du joint est assurée, mais on obtient une action de refoulement du métal qui augmente légèrement l'épaisseur de l'ébauche de part et. d'autre du joint .
Comme les matrices 8 et 9 présentent des creusures complémentaires constituant conjointement un cylindre exact, le refoulement du métal doit forcément s'effectuer radialement vers l'intérieur, de sorte que la virole conserve extérieurement une forme exactement cylindrique mais qu'une partie de sa surface interne est
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située à l'intérieur de celle d'un cylindre, oe qui rend nécessaire d'enlever du métal pour constituer une ouve- ture exactement cylindrique dans la virole .
Lorsque la virole a ainsi été constituée comme re- présenté dans la figure 7, on la fait tourner d'un. oer- tain angle et on la presse de nouveau à l'aide des mêmes matrices (Fig. 8) pour fixer le métal dans ce nouvel état, après quoi on enlève la virole et, selon le degré de sur- épaisseur existant près du joint, on usine la virole pour amener le trou de cette virole à une forme cylindrique, ou bien, si la surépaisseur est extrêmement faible, on garnit directement la virole sans enlever le métal en excès, auquel cas le métal de la garniture sera bien en- tendu un peu plus mince aux points situés en regard de la surépaisseur de la virole, afin de produire des surfaces internes et externes concentriques dans le coussinet final.
Par le procédé de fabrication qui vient d'être décrit, on peut constituer une virole comportant un joint qui est étanche en ce sens qu'il résiste aux pressions internes qui interviennent ordinairement dans les opérations de moulage ordinaires . Cette étanchéité est assurée par la zone arrière du contact existant entre les extrémités ad- , jacentes de la bande, laquelle zone possède une épaisseur radiale approximativement égale à 1'/épaisseur de l'ébau- che, et elle est rendue possible par le déplacement du métal de la manière déjà décrite .
Le déplacement du mé- tal et ce mode de jonction sont facilités par la courbure préliminaire des extrémités de l'ébauche, par le fait que la partie médiane de l'ébauche reçoit un rayon de courbure moindre dans la première opération de façonnage et par la
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compression finale de l'ébauche . Cette dernière opéra- tion a pour effet de fixer les particules de métal dans leurs nouvelles positions relatives en amenant le métal au delà de la limite d'élasticité et de surmonter toute tendance à l'ouverture du joint, et quoiqu'elle ne soit pas toujours nécessaire, elle est particulièrement avan- tageuse dans certains cas ou l'on fait usage d'une t8le flexible et relativement épaisse .
La virole des figures 8, 9 et 12 est ensuite traitée de façon à uniformiser l'épaisseur de sa paroi lorsqu'il s'est produit un refoulement et un épaississement consi- dérables du métal, ce traitement consistant à enlever l'excès de métal par une opération d'usinage , Dans le cas de viroles à paroi mince, c'est-à-dire dans le cas où le refoulement est relativement faible, cette opéra- tion peut quelquefois être supprimée, mais il en résul- tera évidemment une épaisseur moindre de la garniture au- dessus des parties de la virole qui ont été épaissies .
La virole, le cas échéant après avoir été usinée in- térieurement, est ensuite nettoyée puis soumise aux opé- rations préliminaires qui sont nécessaires pour permet- tre au métal antifriction d'être uni à cette virole .
Par exemple, on peut nettoyer cette virole à l'aide d'a- oide, la traiter alors à l'aide d'un métal tel que l'é- tain et la placer ensuite dans une machine à mouler cen- trifuge qui fait tourner les coussinets à une vitesse élevée pendant l'admission de métal antifriction fondu à l'intérieur, ce qui a pour effet que ce métal s'unit à la surface étamée de la virole et se place concentrique- ment à l'intérieur de cette virole . De cette façon, les opérations subséquentes sont facilitées et l'on évite
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une perte exagérée de métal antifriction, étant donné qu'il n'existe pas entre la virole et la garniture une excentricité susceptible de provoquer un usinage irrégu- lier de la garniture .
Il est bien entendu que l'étain, s'il est employé, s'allie au métal antifriction au moment où ce dernier est appliqué et s'unit de façon homogène et uniforme à la surface de la virole, ce qui obture le joint et constitue une garniture lisse en travers du joint .
Quelle que soit la façon dont la garniture est mou lée ou autrement appliquée sur la virole, il convient que ces deux éléments soient refroidis rapidement et qu'un métal de faible point de fusion soit employé pour la gar- niture afin d'empêcher tout recuit sensible du métal de la virole . En outre, il importe que la pression agissant en travers du joint soit maintenue au-dessous d'une va- leur qui tendrait à déformer le contour de la virole si la virole complète était ensuite sectionnée en deux demi- coussinets .
Le coussinet suivant l'invention est extrêmement ro- buste tout en était pou coûteux . Ce coussinet entier peut. être sectionné en vue de la fabrication de coquilles ou demi-coussinets, mais il est préférable de le laisser à l'état cylindrique pendant la majeure partie des opéra- tions de fabrication restantes, étant donné que le joint est étanche et qu'il existe une pression considérable en travers du joint . La pression est due à la fois à la fa- çon dont l'ébauche est établie et à l'effet de soudure de la garniture qui, dans certains cas, pénètre dans le joint et se comporte à la façon d'une colle ou ciment interné- diaire entre les extrémitésen contact sur une partie de
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leurs surfaces .
De même, en raison du choix de la matiè- re dont est faite l'ébauche et de la direction du grain de cette ébauche, la virole peut être façonnée aisément et rapidement, et la tendance de cette virole à s'ouvrir est réduite au minimum, ce qui rend possible l'établisse- ment d'un joint étanche, qui est très désirable en raison de la simplification des opérations subséquentes et de l'appareil employé .
Le terme "métal blanc" employé s'entend pour divers métaux et alliages "antifriction" appropriés en vue de leur emploi pour constituer des portées ou surfaces d'ap pui, et l'invention n'est limitée à l'application d'au- cun alliage ou aucune composition particulier . De même, quoiqu'il soit préférable de faire usage de tôle d'acier pour constituer les ébauches et viroles, on peut faire usage d'autres métaux et alliages convenables qui se prêtent à la réalisation des opérations et possèdent les caractéristiques requises d'un prix de revient relative - ment faible et d'une texture à grain interne .
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