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Perfectionnements aux coussinets et aux procédés et appareils pour les fabriquer.
La. présente invention se rapporte aux appareils et an procédé pour couler par la force centrifuge des métaux et des alliages, et plus particulièrement à un appareil et un procédé perfectionnés pour couler des douilles et des revêtements en un alliage de cuivre et de plomb, qui contient des pourcentages relativement éle- vés plomb, ces douilles revêtements convenant parvés de plomb, ces douilles et revétements convenant par- ticulièrement comme coussinets et comme revêtementsde cylindres de moteurs à combustion interne et analogues, dans lesquels on désire une surface d'usure douce.
L'un des objets de l'invention est de réaliser un appareil et un procédé ou mode opératoire nouveaux permettant de couler aveo succès par voie centrifuge des al- lias métalliques, et particulièrement de réaliser un procédé et un appareil pour couler des douilles et des revêtements cylindriques formés d'un alliage ,de cuivre et de plomb, dans lequel la teneur en plomb est -relativement élevée.
Un attre objet de l'invention est de ménager,
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dans une machine de (Dulée centrifuge, un dispositif pour couler progressivement le métal enau le long de 1 tintérieur du moule à une vitesse correspondant à l'introduoticn de métal fbnclu dans le moule.
Un autre objet de l'invention est de manager, dans une machine de coulée centrifuge, un dispositif contrôlant
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l'atmor>phère à l'intérieue de la machine pendant la tour lée en provoquant la présence, dans la chambre de coulée, d'une atmosphère de gaz neutre ou réducteur, à llemalusion de l'atmosphère extérieure.
Un autre objet de l'invention est de ménager un dispositif d'oscillation élastique dans une machine de cou- lée centrifuge verticale, ce qui élimine les vibrations, même à des vitesses de rotation très élevées.
On emploie de façon tout à fait étendue les douil- les dans la fabrication des coussinets et ces douilles af-
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jëctent des formes variiez; elles peuvent 3tre formées par exemple d'un seul métal ou d'un alliage, et dans d'au-
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tres cas, l'alliage est renforoé par un métal plus tort.
En exécutant la présente invention, il est avantageux de
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construire les douilles en un alliage à base de oui-vre et de plomb sous forme de douille ou de revêtement mince à l'intérie. d'un organe de renforcement en matière plus solide, de pié4hrenoe en un alliae à base de cuivre et habituellement en bronze, auquel l'alliage perfectionne de cuivre et de plomb est bxaa ou soudé eolidemant pendant la fabrication. Une série d'alliages contenant
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de 65 à 85 7; de cuivre et de 35 % à 15 % de plomb est envisagée particulièrement ici. Les alliages de cette série ont un coefficient de frottement plus faible que
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les meilleurs métaux auti-friction à l'tain de bonne qualité, et leur conductibilité pour la ahalepl est trois fois plus grande que celle de ces meilleurs métaux anti.. friction.
Cet alliage de cuivre et de plomb a à peu près
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la m$me dureté que le métal anti-friotion, mais contrai-
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rement à ce métal m%1-fiio%ion, il contient des métaux relativement infusibles dont les points de fusion varient entre 8900 0, et 950 C. En résumé, en ce qui concerne les propriétés anti...:friction. les alliages cuivre-plomb de cette série sent supérieurs aux alliages anti-friction; mais, lorsqu'on forme oes alliages par les procédés connus usquici, ils comprennent des métaux faibles qui sont
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susceptibles de eraqiaa' et de s'écraser sous l'effet d'un lourd service lorsqu'on les emploie oomme coussinets, par suite des axborescenoes (dendrites) de plomb qui existent dans sa miorostructure. et ce fait a empêché 1 textension de son emploi commercialement.
On a coulé 3usqzici par la voie centrifuge les alliages à base de cui- vre fort chargés en plomb, mais par les procédés actuels connus, il est impossible de constituer des alliages sa-
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tisfaisants contenant plus de 20 % de plomb au maximum. Grace à la présente inveion. il est possible de couler par la voie centrifuge des alliais de cuivre et de plomb contenant plus de 20 % de plomb et ayanb une miorostruc- ture granulée, exempte de grandes arborescences (dendrites' de plomb, et dans laquelle le plomb est réparti uniformément sous forme de particules minimes, Cette seule carac-
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tërlstique de l'invention réalise une grande amélioration des propriétés physiques de l'alliage en donnant un métal ant i...:f1tict ion nouveau et supérieur.
L'invention peut s'appliquer particulièrement à la brase ou à la soudure
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d'une couche desdits alliages à base de ouivice et de plomb sur un appui ou base plus solide, mais elle peut s'appliquer aussi à la fabrication de douilles en ces alliages perfectionnés à base de cuivre sans aucun appui on renforcement.
Le procédé de coulée par voie centrifuge suivant l'invention peut être appliqué à d'autres métaux, par
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exemple à la coulée de métal anti-friction à 1'intéiieun d'appas ou de supports en bronze, et dans ces ap7,.ica.. tions, on peut obtenir un produit supérieur par suite de l'emploi d'une atmosphère neutre ou réductrice, d'une distribution longitudinale et d'une entière exemption de vibration.
La pratique de l'invention, dans son application aux douilles cuivre-plomb portées dans des supports, a permis de constater que, quoiqu'il soit possible d'employer une grande variété de métaux eomme supports, le
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métal pré arable pour ces supports est un alliage à base de oui vre, habituellement le bronze.
Ce dernier peut être du type contenant 80 ô de cuivre, 10 % d'étain, et 10 jo de plomb et il doit être sensiblement exempt de zinc, La raison de la supériorité des alliages durs à base de cui-
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vre, comme r#taux de support pour les douilles métalli- ques doubles faites par le procédé de l'invention, résulte en grande partie du fait qu'ils possèdent sensiblement le même coefficient de dilatation thermique que les al- liages cuivre-plomb employés suivant l'invention pour le métal de la douille.
Ils sont de plus légèrement: po- reux, et cette propriété permet à une certaine quantité de l'alliage cuivre-plomb de pénétrez effectivement dans
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le support ou appui sous l'influence de la force eezataifuge, ce qui renforce notablement la liaison entra les deux métaux. Une atitilpxopri4.té unique de l'invention réside en ce que l'action de déposer le revêtement cuivre-plomb à ltintézietv du support en bronze est tellement rapide que pratiquement ce support en bronze n'est nullement rongé par la couche liquide chaude 3e cuivre et de plomb, et on peut maintenir en400SOU d'un (limiè- me pour cent (0,1 %) la teneur en étain de la couche
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cuivre-plomb, cet étain ne pouvant provenir que de 1 xyzrosion du bronze.
Mais,en morne temps, l'examen mill E pique montre qu'il n'y a pas de ligne oette de dmaTcs-#
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tion eltre la couche cuivre-plomb et le support en bron ze, mais une couche mince de transition dans laquelle les deux métaux sont alliés. Il en résulte que, pendant un instant, lors de la coulée de l'alliage cuivre-plomb, il s'est formé une couche superficielle de bronze fondu
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sur -la, surfaoe du support, cette couche stétant alliée à 1'alliage ouiv2e-plomb en formant ainsi une liaison parfaite entre les deux métaux, Cette liaison peut être encore renforcée en étamant la surface du support au moyen d'un mélange fondu d'étain et de plomb, cet allia-
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ge étan..plomb sellant à son tour avec le métal de la liaison.
La liaison produite ainsi suivant l'invention se distingue claixernant de celle obtenue, par exemple, lorsque coule du métal anti-friction dans un support en bronze étame. Dans ce cas, la température du métal anti- faction versé n'est pas assez élevée pour fondre la sur-
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face du support en bronze, et l'alliage cl'étain sur la st1r'fa.# agit comme un véritable agent de brasure, mais il n, assure pas une liaison aussi solide que dans le oas du procédé de l'invention, lorsqu'on l'emploie pour couler un alliage cuivre-plomb dans un suppôt ou zenòiaeaes en bronze, le reeetennnt et le support étant alors réel- lement alliés ou soudés entre eux dans une zone de transition étroite entre les doux métaux.
lorsqu'on applique l'invention, il est nécessaire
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de contrôler Boignensemnt les éléments essentiels de temps et de température employés dans le prooédé. En for- mant la pièce en bronze, le support peut être d'abord travaillé à la machine pour lui donner des dimensions précises, puis étamé par trempage dans une soudure. moitié plomb, moitié étain, et placé, dans un moule ou dans un
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dispositif de serrage convenable; ou bien on peut faixe un yp8s de cuivre à l'inti. Dans ce dernier cas, il est avanta épnx de nager un filetage mince dans ¯---r
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la face intérieure. On a constat que ce filetage amé- liore la soudée.
On peut également procéder en filetant simplement la face intérieure du support et en la net- toyant à fond, ou bien la surface peut être nettoyée et traitée de toute façon convenable connue, par exemple au moyen d'un jet de sable, été...
Le groupe formé par le support et le moule est alors placé dans un four convenable, de préférence du type à résistance électrique, et il est chauffa jusque 200 C. à 5000 C. Pendant le chauffage, on fait passer un courant constant de gaz réducteur, de préférence un gaz de gazogène sensiblement exempt d'hydrogène, d'oxy- gène et de soufre, à travers le moule et sur la face ex- posée du support en bronze, pour empêcher la formation d'une pellicule d'oxydes métalliques, qui compromettrait la soudure subséquente de l'alliage cuivre-plomb sur la face intérieure du support, Lorsque le moule contenant le support a atteint la température convenable, on le trans- porte sur un dispositif rotatif qui maintient l'axe du support: dans une position sensiblement verticale.
Le dis- positif rotatif est disposé de telle façon qu'en tournant, on puisse faire passer un courant de gaz neutre on réduc- teur à travers le support , Le gaz employé est habituelle- ment le même que celui utilisé dans le four de chauf- fage, mais on a constaté que l'azote sensiblement pur est également un gaz excellent pour cet usage, particulière- ment lorsqu'on coule des douilles sans supports. Entre- temps, l'alliage cuivre plomb est maintenu dans un four, lequel est de préférence du type à induction sans noyau.
L'alliage est maintenu à une température de 10930 C. à 12300 C. suivant les dimensions de douilles coulées, les températures plus élevées correspondant aux douilles plus petites. :Pendant que l'alliage est dans le four, on le couvre d'une couche de scorie protectrice oonvena-
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ble afin d'empêcher l'oxydation. Lorsque 1 'appareil rota- tif centrifuge tourna à la vitesse voulue, on introduit une quantité mesurée d'alliage cuivre-plomb fondu dans une pohe de coulée, qui doit être sensiblement à la.marne température que le métal, et on verse rapidement cet al- liage dans le support rotatif, l'appareil rotatif tour- nant à une très grande vitesse.
On fait tourner par exem- ple à 2500 à 4000 tours par minute un coussinet qui doit avoir un diamètre intérieur de 67 millimètres, et on fait tourner suivant des proportions convenables les supports ayant d'autres dimensions, afin dtobtenir une force cen- trifuge équivalente. Le métal fondu tombe verticalement dans le support rotatif à travers l'atmosphère neutre ou réductrice contenue dans ce support et frappe un défiée- teur ou distributeur, qui peut avoir la même vitesse de rotation que le support ou bien une vitesse plus faible on plus élevée. Le distributeur est disposé de façon à empêcher que le métal coule dans les conduits de gaz si- tuas dans la partie centrale inférieure du moule rotatif en remplissant oes conduits.
Le distributeur lance le mé- tal contre là face intérieure du support, sur lequel le métal liquide se répartit suivant une souche uniforme sous l'action de la force centrifuge, La température et la quantité de métal versé, en combinaison avec la tempé- rature du support, doivent être choisies de telle façon que la température résultante sur les faces adjacentes du bronze et de l'alliage ouivre-plomb soit suffisamment élevée pour assurer une soudure complète des deux métaux,
Si lion veut couler une douille en alliage à base de cuivre et de plomb sans aucun appui ou support, on suit le même mode opératoire, sauf que le support décrit ci-dessus devient en réalité un moule.
On a constaté qu'une forme désirable de moule est -une douille en acier dont la fate intérieure a été traitée à chaud. Le métal
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à. base de cuivre et de plomb n'adhère pas se.!' la car face traitée à chaud, et il peut être enleva par tous moyens convenables. En réalité, le coussinet permet ionné avec support peut être construit, suivant l'invention, en une seule et même fois de cette dernière façon.
Dans ce cas, l'alliage particulier qui doit former le support relati:. vement dur est coulé d'abord par la force centrifuge dans le moule traité à chaud et le revêtement intérieur en alliai de cuivre et de plomb est alors coulé de façon semblable dans le support coulé précédemment pendant que celui-ci est encore chaud. On meut dire dans ce cas que le support et le revêtement sont coules successivement en une seule et même fois, ce qui donne dans ce cas un coussinet complet présentant un support extérieur et un revêtement intérieur en alliages relativement différents obtenu en une seule opération de coulée.
Pour mettre l'invention en oeuvre, on ménage dans un moule centrifuge disposé verticalement un distributeur qui, dans l'exemple représenté, peut tourner avec le moule suivant l'un des modes d'exécution de l'invention.
Ce distribut eur peut être situé au centre, à l'intérieur du moule, et il peut être fixe. dans le sens vertical, de sorte qu'il présentera une surface rotative sur laquelle frappera le métal lorsque celui-ci sera introduit dans le moule. Au moyen de cette disposition, le métal fondu, en frappant le distributeur, sera projeté contre les parois du moule, le long duquel il s'écoulera suivant une épaisseur uniforme sous l'influence de la force centrifuge.
Comme perfectionnement au mode d'exécution cidessus de l'invention, on peut, comme il sera décrit ci- après en se reportant aux dessins, manager un distributeur qui peut se déplacer axialement dans le moule, tout en tournant avec celui-ci, lorsque le métal est versé, de façon à répartir ce métal uniformêment aur la face
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intérieure du moule pendant que lé métal est liquide.
Un autre perfectionnement, lequel est représenté aux dessins, permet de faire tourner le distributeur indépendamment, à. une vitesse de rotation plus grande ou plus faible que le moule. Ainsi, le distributeur, en se dépla- çant verticalement par rapport à l'axe du moule, se déplace aussi circonférentiellement par rapport au poule.
Il résulte nettement de ces deux mouvements du distributeur par rapport au moule que l'on peut distribuer le Revêtement cuivre-plomb suivant une couche relativement mince et tout à fait uniforme sur la face intérieure du support,
Il y a lie u d'admettre que la forme d'exécution de l'invention mentionnée ci-dessus, dans laquelle le distributeur est fixe par rapport à tout .déplacement vertical;
sera comprise facilement sans dessus, et c'est pour cette raison que les dessus annexés représentent l'invention suivant une forme d'exécution comportant un distributeur qui est destiné à distribuer ou couler le métal fondu à l'intérieur du moule, qui peut se déplacer verticalement en cadence avec le métal versé et que l'on peut en même temps faire tourner par rapport au moule, on comprend facilement que, grâce à une modification sim- ple de la construction représentée, on peut établir le distributeur de façon qu'il reste fixe par rapport à une position quelconque entre les extrémités du moule, ou bien, tout en conservant le dispositif assumant le déplacement vertical, on peut supprimer le dispositif qui donne le mouvement circonférentiel relatif.
On a constaté qu'avec un distributeur fixe, on peut couler avec succès des douilles de dimensions modérées, mais lorsque désire des douilles plus grandes et plus longues, on a constaté que'on peut obtenir de meilleurs résultats lorsque le distributeur est mobile, comme le montrât les dessus années, car cette disposition assure une distribution--
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plus uniforme du. métal iondu sur la surface d'un moule ou support long et de diamètre relativement grand,
Les dessins annexés, 'qui représentent, à titre d'exemple, une forme d'exécution préférée de l'invention, font ressortir diverses caractéristiques nouvelles et certains détails de construction.
La fige 1 est une élévation latérale partielle, en partie en coupe, montrant le montage perfectionna et la commande de l'objet de l'invention,
La fig. 2 est une élection partielle de face, en partie en coupe, montrent le groupe forme par le moule et le distributeur,
La fig. 3 est une élévation latérale de la machine à couler complète.
La fige 4 est une élévation de face}' en partie en coupe, d'une variante d'appareil.
La fig. 5 est une élévation latérale partielle de l'appareil représenté à la fig. 4.
Les figs. 6 et 7 sont des vues montrant des dé.. tails de construction.
Aux dessins, l'ensemble de la machina est représenté comme étant porte par un bâti en acier 10, comprenant la table supérieure 11 et les pieds verticaux 18 et 13. Un moteur 14 est fixe sur un plateau 15, qui est maintenu sur le bâti au moyen des supports 16 et 17. Le plateau 15 supporte également une botte de transmission 18 pourvue d'un dispositif convenable non représenté pour faire circuler l'huile de lubrification sur les roues de transmission, Une roue dentée cylindrique 19 est fixée sur l'arbre du moteur 14 et entraîne wae roue dentée 20 par l'intermédiaire de la roue elle 21, laquelle tourne sur un arbre court 22 monté clam la botte de transmission 18. La roue dentée 20 fait corps avec un ambre creux 23 monté sur des coussinets à rouleaux 24 et 25.
Ces coussinets à rouleaux 24 et 25 permettent à l'arbre
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creux 23 de tourner librement autour d'un axe vertical, mais ils ne permettent pas les vibrations ni le dépla:cement vertical., Un arbre principal creux 26 de rotor traverse librement l'arbre 23. L'arbre 26 est pourvu d'une surface sphérique 27 qui vient en contact avec la face intérieure de l'arbre 23 sensiblement à mi-chemin entre les coussinets 24 et 25. L'arbre 26 peut donc exécuter un mouvement vibratoire ou oscillatoire limité autour du centre de la sphère 87. Des flasques 28 et 29 sont attachés rigidement sur l'arbre 23. Ces flasques assurent un support flexible et une liaison d'entraînement, ainsi qu'il sera décrit ci-après.
L'arbre 26 se termine à son extrémité supérieure dans une douille conique 30, dans laquelle on peut placer une douille auxiliaire 31 pour recevoir une gaîne 32 ménagée sur le moule. sur la face extérieure de l'arbre 26, près de la douille 30, on a prévu des ailettes de refroidissement 33 en spirale.
Ces ailet tes sont contenues dans une enveloppe 34 qui tourne avec l'arbre 26. L'enveloppa 34 porte aussi des ailettes 35 qui tournent également avec 1 Marbre 26 et chassent un courant d'air puissant à travers les ailettes de refroidissement. De l'air est soufflé par une soufflerie 38 (fig. 3) à travers un conduit 37 dans une botte fixe 36. Des moyens de refroidissement sont donc prévus pour dissiper la chaleur amenée à 1arbre 26 par la gaîne conique 32 de l'ensemble formé par le moule et le support, cette gaine étant toujours chaude lorsqu'elle est placée dans la. douille conique 30. Des flasques annulaires 39 et 40 fixés rigidement sur l'arbre 26 forment des espaces destinés à recevoir des organes de remplissage convenables 41 et 42 en caoutchouc ou autre matière flexible convenable.
Ces orgams de remplissage 41 et 42 sont fixés respectivement sur les flasques 28 et 39 et sur les flasques 29 et 40. L'organe de remplissage flexible 41 supporte effectivement le poids de l'arbre 26, et à l'aide @
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de l'écrou 43 par l'intermédiaire de l'arbre 26, on ser- re les organes de remplissage flexibles 41,et 42 de façon à former des joints étanches. L'arbre 26 est entraîné par le moteur 14, Cette disposition permet à l'arbre 26, tout en tournant: à grande vitesse, de vibrer ou d'osciller à l'intérieur d'une zone limitée autour du centre de la sphère 27.
Il en résulte que de légères excentricités dans l'ensemble formé par le moule et le support et qui peuvent provenir du métal au moment où on le. verse, ne provoquant pas de vibrations nuisibles, même pour de très grandes vitesses de rotation. les figs, 1. 2 et 3 montrent un tube ou arbre creux 44 qui traverse un trou disposé longitudinalemant et au centre de la gaine 32;
oet arbre peut se déplacer librement dans cette gaîne dans le sens vertical, mais il est obligé de tourner avec cette gaîne grâce à une cale 45 qui s'engage dans une rainure de l'arbre 44. Une tête distributrice 46 pour distribuer le métal fondu est attachée à l'extrémité supérieure de l'arbre 44 et est représentée à la fig. 1 dans sa position la plus baisse, sa position la plus haute étant indiquée en traits inter- rompus à la fig. a. Un second arbre ou tube creux 47 se trouve sensiblement dans l'alignement de l'arbre 44, contre l'extrémité inférieure duquel l'arbre 47 bute en 48.
L'extrémité inférieure de l'arbre 47 se termine dals une botte à bourrage 49 et tourne dans un coussinet à billes 50 porté par un support 51, lequel peut à son tour subir un mouvement vers le haut ou vers le bas, comme il sera décrit ci-après., Le support 51 maintient l'extrémité inférieure de l'arbre 47 en alignement vertical directement en-dessous du centre de la sphère 27. Un tube flexible 52 permet d'introduire dans le moule un gaz réducteur ou neutre, le gaz s'élevant par les tubes 47 et 44, et de là à travers un trou 53 dans 1'arbre 44 en-
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dessous de la tete d.1stri bu.trice 46.
On P20alfLt ainsi une atmosphère neutre ou réductrice à J 'intérieur de l'ensem-. ble formé par le moule et le support au moment de couler le métal.
Un arbre tubulaire 54 traverse l'arbre 26 et est obligé de tourner avec ce dernier à l'aide des cales 55
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Blengageant dans les rainures 56. Te rôle de l'arbre 54 est de pousser la elene 32 vers le haut et de la cléta- cher après une coulée, de façon que l'ensemble formé
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par le moule et le support puisse 9tre facilement enlevé. ce mouvement ascendant est effectué au moyen d'un levier
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57 aoti.onnti par une pédale et qui pousse vers le haut un flasque 58 at taché à l'arbre 54. L'arbre 47 est aussi obligé de tourner avec l'arbre 54 au moyen d'une cale 59, qui est placée sensiblement dans le plan du centre de la
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op'4ère 17. de sorte que les vibrations de l'arbre 26 du rotor et de l'arbre 54 ne seront pas transmises à la botte à bourrage 49.
Sur la table 10 est monté et fixée une enveloppe ou botte cylindrique 60 en tôle d'acier. Cette enveloppe est fixe dans le sens vertical, mais, si on le veut,
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elle peut 9tre formée de cieux moitiés de façon à s10uvrir Sttr êtes charnière.s clans un plan horizontal. Cette derniè- re disposition est celle représentée aux dessins, et elle est réalisée en ménageant des charnières 61 le long de l'un des côtés où les de ux moitiés se rejoignent. On pourra ainsi ouvrir les pièces et on facilitera la mise en place et l'enlèvement de l'ensemble formé par le
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moule et le support. Dans l'e:xem;ple présent, le moule est formé d'une coquille en acier 62 ayant respectivement (les couvercles inférieur et supérieur\ 63 et 64.
Ces
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aOl1varoles 63 et 64 sont maintenus en position sur la ooQ;t1.i11e 6a au moyen de tirants 65. le couvercle inié- rieur porte la gaine conique 32 mentionné e pré cédemment
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et le couvercle supérieur 64 Présente une ouvertwure -
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centrale 66 à travers laquelle on introduit le métal fondu dans le moule.
Sur l'enveloppe ou boîte cylindrique 6D mentionnée ci...dessus. on ménage aussi,, comme le montre la fig.
8, un couvercle de protection convenable 67. Ce couver- cle 67 porte un déversoir 68 en forme d'entonnoir au moyen duquel on introduit le métal fondu à travers l'ouverture 66 dans le moule lorsqu'il est en mouvement.
Dans l'exemple présent, ce couvercle 67 est représenté comme étant fixé sur un arbre 69 déplaçable verticalement, de sorte qu'il peut être déplacé vers le haut en dégageant le moule, et on peut le faire pivoter endehors de l'axe de ce moule, lorsque le moule eet enlevé et remis en place. Cet arbre 69 est aussi représenté comme présentant un support 70 fixé sur cet arbre.
Ce support 70 est réglable sur l'arbre 69 et porte une manivelle 71 avec couronne supportant la poche de coulée et un levier 72 eontrôlant le versement, La. manivelle 71 est située par rapport au déversoir 68 de telle fa- çon que lorsqu'on a placé dans la couronne 71 une poche de coulée ou un creuset 73 et qu'on fait basauler cette poche ou creuset pour décharger le métal fondu, le jet de métal sera dirigé au centre du déversoir 68 pendant toute l'opération de coulée.
La fig. 8 montre aussi un tuyau à gaz 74 muni d'un brûleur 75 situé au-dessus du déversoir, pour chauffer préalablement ce déversoir 68 avant et, si on le veut, pendant: la coulée du métal.
En se reportant maintenant à la fige 3, on remar- que que la couronne 71 portant le creuset est maintenue et supportée par le levier 72 au moyen d'un support 76, lequel est maintenu dans sa position horizontale, Comme il est indiqué, au moyen d'un épaulement 77 ménagé sur ce support, de sorte que lorsqu'on déplace le levier 72
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vers la droite, ou., en d'autres mots, lorsqu'on l'éloigne de 1''opérateur, une extrémité formant loquet 78 sur ce levier permettra d'enlever la manivelle 71 du support, Cette :
figure 3 des dessins montre aussi clairement le dispositif mentionné pour transmettre à l'arbre 69 le mouvement vertical mentionné précédemment. Ce dispositif est représenté sous forme d'un levier à main 79 qui pivote sur un,axe 80 et porte une butée 81 qui s'engage contre l'extrémité inférieure de 1'arbre 69. Au sujet, de ce déplacement vertical de l'arbre 69, on ménage sur cet arbre une cale 82 qui s'engage dans une rainure convenable dans le haut de la table 10, de sorte que cet arbre ne peut pas tourner, sauf lorsque la cale 82 a été soulevé d'une distance suffisante pour se dégager de la rainure. Lorsque cette position a été atteinte, on peut faire tourner l'arbre 69 en même temps que le couvercle
67 et le creuset, de façon à découvrir le moule propre- ment dit.
Par suite de ltengagement mentionné de la cale
82 avec la rainure correspondante de la table, cette cale
82 agit de façon à placer le couvercle 67 et le déver- soir 68 dans l'alignement vertical du centre du moule, lorsque ces pièces se trouvent dans leur position conve- nable de travail.
La fig, 3 des dessins montre aussi très clairement le moyen pour obtenir le mouvement axial du distributeur
46 pendant l'opération de coulée ainsi que la disposition qui permet de verser le métal fondu dans le moule. Ainsi qu'il est représenté, on remarque que lorsqu'on manoeuvre le levier 72, le bord du creuset 73 par où l'on verse restera sensiblement au-dessus du déversoir 68, de sorte que le métal sera dirigé vers le moule. Le levier 72, tout en contrôlant la coulée du métal fondu, contrôle aussi le mouvement vertical du distributeur, cette opération étant effectuée grâce à une extrémité déportée
83 sur le levier 72, dans laquelle on a ménagé un certain
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nombre de points de liaison ou d'ouvertures espacées 84.
Ces ouvertures 84 peuvent recevoir l'extrémité supérieure d'une tringle 85 qui, à l'aide d'une extrémité -fourchue ou en boucle 86 coopérant aveo une tige 87, déplace le distributeur lorsqu'on manoeuvre le levier 72 dans la direction voulue pour verser le métal. Cette tige 87 glisse librement à travers le haut 10 de la table et est pourvue de deux écrous 88 qui sont vissés sur l'extrémité supérieure de cette tige et qui engagent l'extrémité en boucle 86 de la tringle 85.
Lorsque le creuset 73 est dans sa position verticale, les écrous 88 se trouvent à une faible distance au-dessus de la boucle 86, de sorte que lorsqu'on fait basculer le creuset pour la coulée, il y aura un mouvement libre d'amplitude limitée avant que la boucle 86 s'engage contre les écrous 88.
A partir de ce moment et pendant le reste du basculement du creuset 73, la tige 87 sera soulevée par la tringle 85. A l'extrémité inférieure de la tige 87 se trouve un bras fourchu 89 qui engage un manchon 90 formant partie du support 51 mentionné précédemment. Ce manchon glisse librement sur une tige de guidage 91, et lorsque la tige 87 est soulevée, ce manchon soulève aussi le support 51, la boite à bourrage 49 et l'arbre tubulaire 47.
Ainsi, le soulèvement vertical de la tige 87, provoqué par le basculement du creuset, obligera l'arbre tubulaire 47 à se déplacer également vers le haut et, comme ce dernier bute sur l'extrémité inférieure de l'arbre tubulaire
44, le distributeur 46 se déplacera aussi de sa position inférieur à sa position supérieure, ce mouvement du distributeur 46 ayant lieu pendant qu'on verse le métal fondu du creuset 73 dans le moule. On sera donc certain que toute la surface du support, désigne au dessin en
92, recevra une quantité uniforme de métal fondu, dési-
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gné en 93 à la fin. 2, ce qui s;!s #e une stru.ctu.re nn1-
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forme de ce métal ainsi qu'une soudure uniformément garantie entre le support 92 et le métal versé.
Cette distribution uniforme du métal versé permet aussi d'obtenir une soudure parfaite sur le support à une température initiale de l'ensemble moule-support plus faible que si le distributeur de métal fondu était fixe dans l'une des positions horizontales du moule, comme on l'a proposé précédemment, le mtal versé frappant alors le support sensiblement dans un seul plan et étant ensuite distribué uni formément sur la surface du moule ou support en s'écoulant après avoir frappé ce moule ou support , -En se reportant maintenant aux figures 4 et 5, on remarque que l'appareil représenté dans ces figures est en principe d'un type semblable à celui déjà décrit.
Il y a cependant diverses différences dans les détails de construction qui ont été jugées désirables dans certains cas. Les principales différences de construction réalisées dans cette variante résident dans l'emploi de moyens grâce auxquels le creuset qui contient le métal fondu se déplacera vers le haut et déchargera son contenu à travers un entonnoir ou déversoir, de telle façon que le métal fondu frappera toujours la tête distributrice à une vitesse approximativement uniforme pendant tout son déplacement vertical. Une autre différence importante réside dans l'emploi de moyens grâce auxquelson peut faire tourner la tête distributrice indépendamment du moule.
de sorte que cette tête peut tourner plus vite ou plus doucement que le moule, suivant que les conditions l'exi- gent. La tête distributrice est aussi modifiée pax suite de l'addition d'un collier dirigé vers le haut et présentant des ouvertures à travers lesquelles le métal fondu est déchargé lorsqu'il frappe le distributeur. Au sujet de' la description de cette forme d'exécution de l'inven.- tion, il est entendu que les numéros semblables dans les
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disses igures du dessin s'appliquent à des organeb
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semblables dans ces figures.
Dans cette forme d'exécution, le creuset 73 et son berceau ou couronne 71 sont montés sur un collier 95 déplaçable verticalement et glissant sur un montant vertical fixe 96. Sur le oollier 95 pivotent deux organes 97 dirigés vers l'extérieur et engageant la tige du berceau.
71. Sur l'un de ces organes 97 est fixé rigidement un organe de guidage 98 qui sert à faire basculer le creuset lorsque le déplace vers le haut. Ce basculement du creuset est effectué par l'organe 98 à l'aide d'un galet 99 porte par un levier 100, comme il sera expliqué ciaprès. Le levier 100 pivote aussi sur le collier 95 et il est pourvu d'un secteur denté de retenue 101, de sorte qu'il peut être placé suivant tout angle prédéterminé pour fixer la position initiale de coulée du creuset 73.
A l'extrémité extérieure de l'un des organes 97 est attaché un câble 102 qui passe sur une poulie 103 et descend vers une pédale 104, de sorte que, lorsqu'on abaisse la pédale, on soulève le creuset et en même temps le collier glissant 95 et l'organe de guidage 98 sur le montant 96.
Outre les organes ci-dessus, le collier glissant 95 porte aussi un bras 105 dirigé vers l'extérieur et sup- portant un entonnoir 106, Cet entonnoir est pourvu d'un déversoir 107 s'étendant vers le bas dans l'intérim du moule rotatif et se terminant à une distance prédétermi- née au-dessus du sommet du distributeur, de sorte que, lorsque le collier 95 se déplace vers le haut pendant l'opération de coulée, le déversoir 107 restera à une distance uniforme du distributeur qui se déplacera vers le haut et qui est désigné en 108 à la fige 4.
Afin de permettre le mouvement ascendant mentionné ci-dessus du distributeur 108, une tringle 109 est également at tachée au collier glissant 95 et engage l'extrémité inférieure de l'arbre du distributeur d'une façon semblable à celle décrite à propos des autres figures des dessins. Puisque,
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comme il a été indiqué ci-dessus, on envisage, dans cette forme d'exécution, une rotation de la tête distributrice 108 indépendamment du moule, une poulie à gorge 110 entoure l'extrémité inférieure de ce distributeur. La poulie 110 porte une courroie convenable 111 qui est reliée à des moyens d'entraînement convenables.
La poulie est montée dans des coussinets convenables de façon à ne pouvoir se déplacer verticalement et elle est calée sur la partie inférieure de l'arbre creux 112 du distributeur, cle façon que cet arbre puisse glisser librement à travers la poulie lors de son déplacement vert ical , la poulie 110 restant fixe par rapport à tout déplacement axial.
La fige 7 montre une coupe de l'arbre 112 du distributeur avec des rainures 113 entaillées d.ans cet arbre.
Ces rainures de cales 113 s'étendent le long de l'arbre du distributeur sur une distance égale à la course maximum de cet arbre. Puisque la cale 45 décrite précédemment doit être supprimée pour permettre à l'arbre du distributeur de tourner librement, comme on l'envisage dans cette forme d'exécution de l'invention, il est nécessaire de prévoir d'autres moyens pour communiquer le mouvement de rotation à l'extrémité supérieure de l'arbre du distributeur. cet effet, comme le montre la figure 6, on ménage un engagement par dents à rochet entre les extrémités supérieure et inférieure de l'arbre tubulaire 112, cet engagement par dents à rochet étant réalisé en découpant des dents de scie 114 sur les extrémités adjacentes.
En se reportant maintenant à la variante de tête distributrice 108 à la fige 4, cette tête présente une base' ou fond semblable à la tête décrite à propos des figures précédentes êtes dessins, mais dans 1texemple présent, comme il a été indiqué ci-dessus, on ménage sur le bord extérieur de cette tête un collier 115 dirigé vers le haut, Ce collier converge vers le centre et est pourvu dans l'exemple présent, de dois sorties 116
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diamétralement opposées, à traira lesquelles le métal fondu peut être coulé ou projeta par suite de la force centrifuge.
La disposition du collier 115 sur la tête distributrice sert de cette façon à permettre une accumulation initiale de métal fondu sur le distributeur de sorte que, lorsque la cadence des mouvements est convenu- blement réglée, une petite quantité de métal sera retenue sur le distributeur pendant; les phases initiale et finale de l'opération de coulée. Cette caractéristique est jugée désirable lorsqu'on veut couler une douille, un coussinet ou un article analogue présentant un rebord à ses extré- mités, Dans la construction d'un tel coussinet, il est entendu que le support 117 du moule est pourvu., dans l'exemple présent, d'un logement annulaire 118 à chaque extrémité pour recevoir ce métal en excès.
L'exécution du procédé de 1 invention, lorsqu'on emploie l'appareil représenté aux figures 1, 2 et 3, a lieu de la façon suivante L'ensemble formé par le moule, le support et la distributeur est préparé et place dans un four de chauffage de type convenable et est élevé à une température de 200 C. à 5000 C., pendant qu'on fait passer un courant de gaz réducteur, de préférence du gaz de gazogène exempt d'hydrogène, à travers le trou 53 dans l'extrémité supérieure de l'arbre 44 du distributeur. La douille dans le four est disposée de façon que. pendant la période de chauffage, le distributeur puisse rester dans sa position la plus basse.
Entretemps, on aura soulevé le montant 69, et les divers organes, tels que le couvercle 67 et le creuset 73, attachés à ce montant, auront été repousses sur le côté, le montant 69 étant maintenu après son pivotent dans sa position supérieure par la cale 82 mentionnée précédemment. Cette maneouvre ouvre la botte 60, et lorsque l'ensemble forme par le moule et le support atteint la température correcte, cet
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ensemble est enlevé du four et sa gaine 32 est intro- duite dans la douille de l'arbre 26 du rotor. On fait alors pivoter le montant 69 et on le fait descendre dans la position de marche. On ouvre le robinet à gaz non re- présenté et on introduit à l'intérieur du moule du gaz neutre ou réducteur, qui s'échappe vers le haut par l'ou- verture 66.
L'interrupteur du moteur non représenté est mis en position de marche. Le creuset 73, ayant été préalablement rempli de l'alliage fondu cuivre-plomb qui est habituellement employé, est placé dans le support
75 et le métal est versé immédiatement en déplaçant le levier à main 72. Lorsqu'on a fait tourner le moule pendant 30 à 60 secondes, on arrête le moteur, on soulève et on fait pivoter le montant 69, l'arbre 54 subit une impulsion vars le haut pour détacher la gaine 32, et l'ensemble du moule, et du support est enle vé pour le préparer pour une nouvelle opération.
Le fonctionnement de la forme d'exécution de l'appareil représentée aux figures 4 et 5 est le suivant ,
On supposera que le creuset 73 a été rempli d'un métal convenable et que le moule 117 a été convenablement chauffée ainsi qu'en l'a envisagé. L'opérateur, en tirant alors vers le bas sur le levier 100, fera basculer le creuset 73 jusqu'à ce qu'il ait amené le métal fondu en un point où il commencerait à se déverser pour tout basculement additionnel du creuset.
Cette position est représentée à la figure 5 par les traits interrompus désignés en A, Lorsque ce mouvement est effectué, l'opé- rateur laissera le levier 100 s'engager dans le secteur denté 101 en établissant ainsi la position du galet 99, de sorte que lorsque le creuset est déplacé vers le haut par suite d'une pression sur la pédale 104 agissant par l'intermédiaire du câble 102, le creuset continuera à basculer à une allure déterminée d'avance, de façon à verser uniformément le métal pendant sa course ascendante
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La, suite du basculement du creuset est effectuée, comme on le comprend, par le guide 98 qui s'engage contre le galet 99 sur le levier 100, le galet 99 glissant librement le long de l'organe de guidage 98.
Comme il a été indiqué précédemment, le creuset, en étant soulevé, basculera continuellement et lors de la phase finale de la coulée, il occupera une position semblable à celle indiquée en traits interrompus à la fig. 5 et désignée en B.
En se reportant à ce contour en traits interrom- pus, on remarque que l'organe de guidage 98 est dirige vers le bas, mais se trouve encore engagé avec le galet 99 porté par le levier 100, et que le galet 99 a glissé le long de l'organe de guidage 98 vers le point de pivotement du creuset. Lorsque le creuset 73 est soulevé, comme il est indiqué ci-dessus, on comprend que le collier 95 a été également soulevé, et il en résulte que l'en- tonnoix 106 et la tête distributrice 108 ont été aussi soulevés, l'entonnoir étant porté par le bras 105 et la tête distributrice étant déplacée par suite de la liaison 109 qui se trouve entre le collier 95 et le support in- férieur 51 qui porte l'arbre creux du distributeur.
Quoique l'invention soit particulièrement désignée pour couler des alliages cuivre-plomb ou des brodes plas. tiques à l'intérieur d'un support dur, auquel cet allia- ge ou ce bronze est soudé ou brasé de façon sure, il est évident, que l'invention s'applique à la coulée par voie centrifuge d'une grande variété de métaux qui peuvent exiger les moyens particuliers et nouveaux réalises par la présente invention. Il est entendu que l'invention s'applique aussi bien aux formes d'exécution représentées qu'aux formes d'exécution décrites dans lesquelles le distributeur est fixe dans le sens vertical.
Il est é- lement entendu que le mot "douille" est employé pour dési gner tout article creux produit suivant -les indications données ci-dessus, quel que soit le but de son ut ilisa-
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tion et indifféremment si on l'emploie comme douille oylindrique pleine ou fondas.
REVEND 10 ATIONS.-
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l un procédé de fabrication d'un élément métallique creux caractérisé en ce qu'on projette un métal a.af71 SOIlS forme liquide d'un distributeur contre une surface enveloppante de façon que le métal frappe cette surface enveloppante à une ande vitesse,
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Improvements in bearings and in methods and apparatus for manufacturing them.
The present invention relates to apparatus and method for centrifugally casting metals and alloys, and more particularly to an improved apparatus and method for casting casings and coatings of an alloy of copper and lead, which contains relatively high percentages of lead, such bushings suitable coatings of lead, such bushings and coatings being particularly suitable as bearings and as coatings of cylinders of internal combustion engines and the like where a smooth wearing surface is desired.
One of the objects of the invention is to provide a novel apparatus and method or procedure for successfully centrifuging metal alloys, and particularly to provide a method and apparatus for casting casings and casings. Cylindrical coatings formed of an alloy, copper and lead, in which the lead content is relatively high.
Another object of the invention is to spare,
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in a centrifugal machine, a device for gradually casting the metal into the mold interior at a speed corresponding to the introduction of metal included in the mold.
Another object of the invention is to manage, in a centrifugal casting machine, a device controlling
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the atmosphere inside the machine during the tower, causing the presence, in the casting chamber, of an atmosphere of neutral or reducing gas, to the confusion of the outside atmosphere.
Another object of the invention is to provide an elastic oscillation device in a vertical centrifugal casting machine, which eliminates vibrations, even at very high rotational speeds.
Bushings are used quite extensively in the manufacture of bearings and such bushings.
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They vary in shape; they can be formed for example of a single metal or of an alloy, and in other
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in many cases, the alloy is reinforced by a more wrong metal.
In carrying out the present invention, it is advantageous to
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construct the casings from a lead and lead alloy in the form of a casing or a thin coating on the inside. a reinforcing member of a more solid material, of pié4hrenoe in an alloy based on copper and usually bronze, to which the improved alloy of copper and lead is bxaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa during manufacture. A series of alloys containing
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from 65 to 85 7; copper and 35% to 15% lead is particularly contemplated herein. The alloys of this series have a coefficient of friction lower than
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the best quality self-friction tin metals, and their ahalepl conductivity is three times that of these best anti-friction metals.
This alloy of copper and lead has approximately
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the same hardness as the anti-friotion metal, but contrary
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Rather than this m% 1-fiio% ion metal, it contains relatively infusible metals whose melting points vary between 8900 0 and 950 C. In summary, with regard to the anti ... friction properties. the copper-lead alloys of this series feel superior to anti-friction alloys; but, when these alloys are formed by the methods known here, they include weak metals which are
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susceptible to eraqiaa 'and to be crushed under the effect of heavy service when used as pads, owing to the lead axborescenoes (dendrites) which exist in its miorostructure. and this fact has prevented the extension of its commercial use.
The copper-based alloys heavily loaded with lead have been cast 3usqz here by the centrifugal route, but by the current known processes, it is impossible to form salt alloys.
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Satisfactory containing more than 20% lead at most. Thanks to the present invention. it is possible to centrifuge copper and lead alloys containing more than 20% lead and with a granulated miorostructure, free from large trees (lead dendrites, and in which the lead is distributed uniformly under form of small particles, This single charac-
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The technique of the invention achieves a great improvement in the physical properties of the alloy by providing a new and superior anti-f1tict ion metal.
The invention can be applied particularly to the solder or to the solder
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a layer of said alloys based on ouivice and lead on a support or more solid base, but it can also be applied to the manufacture of bushes in these improved alloys based on copper without any support or reinforcement.
The centrifugal casting process according to the invention can be applied to other metals, for example
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example to the casting of anti-friction metal in the interior of bronze supports or supports, and in these applications, a superior product can be obtained by the use of a neutral atmosphere or reducing, longitudinal distribution and complete vibration exemption.
The practice of the invention, in its application to copper-lead bushes carried in supports, has made it possible to observe that, although it is possible to employ a wide variety of metals as supports, the
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The pre-arable metal for these supports is an alloy based on yes vre, usually bronze.
The latter may be of the type containing 80% copper, 10% tin, and 10% lead and it must be substantially free of zinc, due to the superiority of hard copper alloys.
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vre, as the support rate for the double metal bushings made by the process of the invention, results in large part from the fact that they have substantially the same coefficient of thermal expansion as the copper-lead alloys employed. according to the invention for the metal of the socket.
They are moreover slightly: porous, and this property allows a certain quantity of the copper-lead alloy to effectively penetrate into
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the support or support under the influence of the eezataifuge force, which notably strengthens the bond between the two metals. A unique property of the invention resides in that the action of depositing the copper-lead coating to the ltintézietv of the bronze support is so fast that practically this bronze support is in no way eroded by the hot liquid layer. and lead, and the tin content of the tin layer can be maintained in 400SOU of one (limited percent (0.1%).
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copper-lead, this tin being able to come only from 1 xyzrosion of bronze.
But, in dreary times, the mill E pique examination shows that there is no line of dmaTcs- #
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tion between the copper-lead layer and the bronze backing, but a thin transition layer in which the two metals are alloyed. As a result, for a while, during the casting of the copper-lead alloy, a surface layer of molten bronze formed.
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on the surface of the support, this layer being alloyed with the ouiv2e-lead alloy, thus forming a perfect bond between the two metals. This bond can be further reinforced by tinning the surface of the support by means of a molten mixture of 'tin and lead, this alloy
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ge étan..plomb saddling in turn with the metal of the bond.
The bond thus produced according to the invention differs from that obtained, for example, when anti-friction metal flows in a tinned bronze support. In this case, the temperature of the poured anti-faction metal is not high enough to melt the sur-
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face of the bronze backing, and the tin alloy on the st1r'fa. # acts as a true brazing agent, but it does not provide as strong a bond as in the process of the invention, when It is used to cast a copper-lead alloy into a bronze support or zenòiaes, whereby the coil and the support are then actually alloyed or soldered together in a narrow transition zone between the soft metals.
when applying the invention, it is necessary
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to control the essential elements of time and temperature employed in the process. By forming the bronze part, the support can first be machine worked to give it precise dimensions, then tinned by dipping in a weld. half lead, half tin, and placed, in a mold or in a
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suitable clamping device; or we can attach a copper yp8s to the inti. In the latter case, it is advantageous to swim a thin thread in ¯ --- r
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the inner side. It has been observed that this thread improves the weld.
This can also be done by simply threading the inner face of the holder and cleaning it thoroughly, or the surface can be cleaned and treated in any suitable known manner, for example by means of a sandblast, summer. .
The group formed by the support and the mold is then placed in a suitable oven, preferably of the electric resistance type, and it is heated up to 200 ° C. to 5000 C. During the heating, a constant current of reducing gas is passed through. , preferably a gas generator gas substantially free of hydrogen, oxygen and sulfur, through the mold and onto the exposed face of the bronze support, to prevent the formation of a film of metal oxides , which would compromise the subsequent soldering of the copper-lead alloy on the inner face of the support, When the mold containing the support has reached the suitable temperature, it is transported on a rotating device which maintains the axis of the support: in a substantially vertical position.
The rotary device is so arranged that by turning it is possible to pass a stream of neutral or reducing gas through the support. The gas used is usually the same as that used in the heating furnace. - fage, but it has been found that substantially pure nitrogen is also an excellent gas for this purpose, particularly when casting casings without supports. Meanwhile, the lead copper alloy is kept in a furnace, which is preferably of the coreless induction type.
The alloy is maintained at a temperature of 10,930 C. to 12,300 C. depending on the dimensions of the cast cases, the higher temperatures corresponding to the smaller cases. : While the alloy is in the furnace, it is covered with a layer of protective oonvena-
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ble to prevent oxidation. When the centrifugal rotary apparatus is running at the desired speed, a measured amount of molten copper-lead alloy is introduced into a pouring pot, which should be substantially the same temperature as the metal, and this is quickly poured. alloy in the rotary support, the rotary apparatus rotating at a very high speed.
For example, a bearing which must have an internal diameter of 67 millimeters is rotated at 2,500 to 4,000 revolutions per minute, and supports having other dimensions are rotated in suitable proportions, in order to obtain an equivalent centrifugal force. . The molten metal falls vertically into the rotating support through the neutral or reducing atmosphere contained in this support and hits a defiant or distributor, which can have the same speed of rotation as the support or a lower or higher speed. . The distributor is arranged to prevent metal from flowing in the gas conduits located in the lower central part of the rotary mold by filling the conduits.
The distributor throws the metal against the inner face of the support, on which the liquid metal is distributed in a uniform strain under the action of centrifugal force. The temperature and the quantity of metal poured, in combination with the temperature of the support, must be chosen such that the resulting temperature on the adjacent faces of the bronze and of the lead-lead alloy is sufficiently high to ensure complete soldering of the two metals,
If lion wants to cast a copper and lead base alloy socket without any support or support, the same procedure is followed, except that the support described above actually becomes a mold.
It has been found that a desirable form of mold is a steel bush with the interior heat treated. Metal
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at. copper and lead base does not adhere to itself.! ' the heat treated face, and it can be removed by any suitable means. In reality, the permeable pad with support can be constructed, according to the invention, all at once in the latter way.
In this case, the particular alloy which must form the relative support :. The hard material is first cast by centrifugal force into the heat treated mold and the copper-lead alloy inner liner is then similarly cast into the previously cast carrier while the latter is still hot. In this case, it is said that the support and the coating are cast successively in one and the same time, which in this case gives a complete bearing having an outer support and an inner coating of relatively different alloys obtained in a single casting operation. .
In order to implement the invention, a distributor is provided in a centrifugal mold arranged vertically which, in the example shown, can rotate with the mold according to one of the embodiments of the invention.
This distributor can be located in the center, inside the mold, and it can be fixed. in the vertical direction, so that it will present a rotating surface on which the metal will strike when it is introduced into the mold. By means of this arrangement, the molten metal, upon striking the distributor, will be projected against the walls of the mold, along which it will flow in a uniform thickness under the influence of centrifugal force.
As an improvement to the above embodiment of the invention, it is possible, as will be described hereinafter with reference to the drawings, to manage a dispenser which can move axially in the mold, while rotating with it, when the metal is poured, so as to distribute this metal evenly on the face
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inside the mold while the metal is liquid.
Another improvement, which is shown in the drawings, makes it possible to rotate the distributor independently, at. a higher or lower rotational speed than the mold. Thus, the dispenser, by moving vertically with respect to the axis of the mold, also moves circumferentially with respect to the hen.
It clearly results from these two movements of the distributor with respect to the mold that the copper-lead coating can be distributed in a relatively thin and completely uniform layer on the inner face of the support,
It should be admitted that the embodiment of the invention mentioned above, in which the dispenser is fixed with respect to any vertical displacement;
will be easily understood without a top, and it is for this reason that the appended tops represent the invention according to an embodiment comprising a distributor which is intended to distribute or pour the molten metal inside the mold, which can be moving vertically in rhythm with the poured metal and which can at the same time be rotated with respect to the mold, it is easily understood that, by means of a simple modification of the construction shown, the distributor can be set up so that it remains fixed with respect to any position between the ends of the mold, or else, while retaining the device assuming the vertical displacement, the device which gives the relative circumferential movement can be eliminated.
It has been found that with a fixed distributor, one can successfully cast bushings of moderate dimensions, but when larger and longer bushes are desired, it has been found that better results can be obtained when the distributor is movable, such as This was shown by the above years, because this arrangement ensures a distribution--
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more uniform of. iondu metal on the surface of a long mold or support of relatively large diameter,
The accompanying drawings, which show, by way of example, a preferred embodiment of the invention, highlight various new features and certain construction details.
Fig 1 is a partial side elevation, partly in section, showing the improved assembly and control of the object of the invention,
Fig. 2 is a partial front view, partly in section, show the group formed by the mold and the distributor,
Fig. 3 is a side elevation of the complete casting machine.
Figure 4 is a front elevation, partly in section, of a variant of the apparatus.
Fig. 5 is a partial side elevation of the apparatus shown in FIG. 4.
Figs. 6 and 7 are views showing construction details.
In the drawings, the whole of the machina is shown as being carried by a steel frame 10, comprising the upper table 11 and the vertical legs 18 and 13. A motor 14 is fixed on a plate 15, which is held on the frame. by means of the supports 16 and 17. The plate 15 also supports a transmission boot 18 provided with a suitable device, not shown, for circulating the lubricating oil on the transmission wheels, A cylindrical toothed wheel 19 is fixed on the motor shaft 14 and drives wae toothed wheel 20 through the wheel it 21, which rotates on a short shaft 22 mounted clam the transmission boot 18. The toothed wheel 20 is integral with a hollow amber 23 mounted on bearings with rollers 24 and 25.
These roller bearings 24 and 25 allow the shaft
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hollow 23 to rotate freely about a vertical axis, but they do not allow vibrations or vertical displacement., A hollow main rotor shaft 26 freely passes through the shaft 23. The shaft 26 is provided with a spherical surface 27 which comes into contact with the inner face of the shaft 23 substantially halfway between the bearings 24 and 25. The shaft 26 can therefore perform a limited vibratory or oscillatory movement around the center of the sphere 87. Flanges 28 and 29 are rigidly attached to the shaft 23. These flanges provide flexible support and a drive connection, as will be described below.
The shaft 26 ends at its upper end in a conical bush 30, in which an auxiliary bush 31 can be placed to receive a sheath 32 formed on the mold. on the outer face of the shaft 26, near the sleeve 30, there are provided cooling fins 33 in a spiral.
These fins are contained in a casing 34 which rotates with the shaft 26. The casing 34 also carries fins 35 which also rotate with the marble 26 and expel a powerful air stream through the cooling fins. Air is blown by a blower 38 (Fig. 3) through a duct 37 in a fixed boot 36. Cooling means are therefore provided to dissipate the heat supplied to the shaft 26 by the conical sheath 32 of the assembly. formed by the mold and the support, this sheath always being hot when it is placed in the. Conical bush 30. Annular flanges 39 and 40 rigidly fixed to the shaft 26 form spaces intended to receive suitable filling members 41 and 42 made of rubber or other suitable flexible material.
These filling orgams 41 and 42 are fixed respectively on the flanges 28 and 39 and on the flanges 29 and 40. The flexible filling member 41 effectively supports the weight of the shaft 26, and using @
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of the nut 43 via the shaft 26, the flexible filling members 41 and 42 are tightened so as to form airtight seals. The shaft 26 is driven by the motor 14, This arrangement allows the shaft 26, while rotating: at high speed, to vibrate or oscillate within a limited area around the center of the sphere 27 .
The result is that slight eccentricities in the assembly formed by the mold and the support and which can come from the metal when it is. pours, not causing harmful vibrations, even at very high rotational speeds. Figs, 1, 2 and 3 show a hollow tube or shaft 44 which passes through a hole disposed longitudinally and in the center of the sheath 32;
oet shaft can move freely in this sheath in the vertical direction, but it is obliged to rotate with this sheath thanks to a wedge 45 which engages in a groove of the shaft 44. A distributor head 46 to distribute the molten metal is attached to the upper end of shaft 44 and is shown in fig. 1 in its lowest position, its highest position being shown in broken lines in FIG. at. A second shaft or hollow tube 47 is located substantially in line with shaft 44, against the lower end of which shaft 47 abuts at 48.
The lower end of shaft 47 terminates in a stuffing boot 49 and rotates in a ball bearing 50 carried by a support 51, which in turn may undergo upward or downward movement, as will be. described below., The support 51 maintains the lower end of the shaft 47 in vertical alignment directly below the center of the sphere 27. A flexible tube 52 allows a reducing or neutral gas to be introduced into the mold, gas rising through tubes 47 and 44, and thence through a hole 53 in shaft 44 in-
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below the stripped head 46.
A neutral or reducing atmosphere is thus P20alfLt inside the assembly. ble formed by the mold and the support when the metal is poured.
A tubular shaft 54 passes through the shaft 26 and is forced to rotate with the latter using the wedges 55
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Engaging in the grooves 56. The role of the shaft 54 is to push the elene 32 upwards and to lock it after casting, so that the assembly formed
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by the mold and the support can be easily removed. this upward movement is effected by means of a lever
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57 aoti.onnti by a pedal and which pushes up a flange 58 attached to the shaft 54. The shaft 47 is also forced to rotate with the shaft 54 by means of a wedge 59, which is placed substantially in the plane of the center of the
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operates 17. so that the vibrations of the shaft 26 of the rotor and of the shaft 54 will not be transmitted to the stuffing boot 49.
On the table 10 is mounted and fixed a casing or cylindrical boot 60 made of sheet steel. This envelope is fixed in the vertical direction, but, if desired,
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it may be formed of halves so as to open up and be hinged in a horizontal plane. This latter arrangement is that shown in the drawings, and it is made by providing hinges 61 along one of the sides where the two halves meet. It will be possible to open the parts and it will facilitate the installation and removal of the assembly formed by the
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mold and bracket. In the present case, the mold is formed of a steel shell 62 having respectively (the lower and upper covers \ 63 and 64.
These
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aOl1varoles 63 and 64 are held in position on the ooQ; t1.i11e 6a by means of tie rods 65. the inner cover carries the conical sheath 32 mentioned above
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and the top cover 64 Has an opening -
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central 66 through which the molten metal is introduced into the mold.
On the 6D casing or cylindrical box mentioned above ... we also spare, as shown in fig.
8, a suitable protective cover 67. This cover 67 carries a funnel-shaped weir 68 by means of which the molten metal is introduced through the opening 66 into the mold when it is in motion.
In the present example, this cover 67 is shown as being fixed on a vertically movable shaft 69, so that it can be moved upwards by releasing the mold, and it can be rotated outside the axis of this. mold, when the mold is removed and replaced. This shaft 69 is also shown as having a support 70 fixed to this shaft.
This support 70 is adjustable on the shaft 69 and carries a crank 71 with crown supporting the casting ladle and a lever 72 controlling the pouring. The crank 71 is located relative to the weir 68 in such a way that when has placed in the crown 71 a ladle or a crucible 73 and that this ladle or crucible is made to base to discharge the molten metal, the metal jet will be directed at the center of the weir 68 throughout the casting operation.
Fig. 8 also shows a gas pipe 74 provided with a burner 75 located above the weir, to preheat this weir 68 before and, if desired, during the pouring of the metal.
Referring now to fig 3, it will be noted that the crown 71 carrying the crucible is held and supported by the lever 72 by means of a support 76, which is maintained in its horizontal position. As indicated, at by means of a shoulder 77 formed on this support, so that when the lever 72 is moved
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to the right, or., in other words, when moving away from the operator, an end forming a latch 78 on this lever will allow the crank 71 to be removed from the support, This:
Figure 3 of the drawings also clearly shows the device mentioned for transmitting to the shaft 69 the vertical movement mentioned above. This device is shown in the form of a hand lever 79 which pivots on a pin 80 and carries a stopper 81 which engages against the lower end of the shaft 69. Regarding this vertical displacement of the shaft. shaft 69, a wedge 82 is provided on this shaft which engages in a suitable groove in the top of the table 10, so that this shaft cannot turn, except when the wedge 82 has been raised by a sufficient distance to disengage from the groove. When this position has been reached, the shaft 69 can be rotated at the same time as the cover
67 and the crucible, so as to discover the mold itself.
As a result of the mentioned engagement of the hold
82 with the corresponding groove of the table, this wedge
82 acts to place cover 67 and spillway 68 in vertical alignment with the center of the mold, when these parts are in their proper working position.
Fig, 3 of the drawings also shows very clearly the means for obtaining the axial movement of the distributor
46 during the casting operation as well as the arrangement which allows the molten metal to be poured into the mold. As shown, it is noted that when the lever 72 is operated, the edge of the crucible 73 through which the pouring will remain substantially above the weir 68, so that the metal will be directed towards the mold. The lever 72, while controlling the flow of the molten metal, also controls the vertical movement of the distributor, this operation being carried out thanks to a remote end.
83 on the lever 72, in which a certain
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number of connection points or spaced openings 84.
These openings 84 can receive the upper end of a rod 85 which, by means of a forked or looped end 86 cooperating with a rod 87, moves the distributor when the lever 72 is operated in the desired direction. to pour the metal. This rod 87 slides freely through the top 10 of the table and is provided with two nuts 88 which are screwed onto the upper end of this rod and which engage the looped end 86 of the rod 85.
When crucible 73 is in its upright position, nuts 88 are a short distance above loop 86, so that when the crucible is tilted for casting, there will be free amplitude movement. limited before the loop 86 engages against the nuts 88.
From this moment and during the rest of the tilting of the crucible 73, the rod 87 will be lifted by the rod 85. At the lower end of the rod 87 there is a forked arm 89 which engages a sleeve 90 forming part of the support 51. previously mentioned. This sleeve slides freely on a guide rod 91, and when the rod 87 is raised, this sleeve also lifts the support 51, the stuffing box 49 and the tubular shaft 47.
Thus, the vertical lifting of the rod 87, caused by the tilting of the crucible, will force the tubular shaft 47 to also move upwards and, as the latter abuts on the lower end of the tubular shaft
44, the distributor 46 will also move from its lower position to its upper position, this movement of the distributor 46 taking place while the molten metal is poured from the crucible 73 into the mold. We will therefore be certain that the entire surface of the support, designates in the drawing in
92, will receive a uniform amount of molten metal,
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born in 93 at the end. 2, which is a stru.ctu.re nn1-
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shape of this metal as well as a uniformly guaranteed weld between the support 92 and the poured metal.
This uniform distribution of the poured metal also makes it possible to obtain a perfect weld on the support at an initial temperature of the mold-support assembly that is lower than if the molten metal distributor were fixed in one of the horizontal positions of the mold, such as it has been proposed previously, the poured metal then striking the support substantially in a single plane and then being distributed uniformly on the surface of the mold or support by flowing after having struck this mold or support, - Referring now to Figures 4 and 5, it will be noted that the apparatus shown in these figures is in principle of a type similar to that already described.
There are, however, various differences in construction details which have been found desirable in some instances. The main construction differences realized in this variant are the use of means by which the crucible which contains the molten metal will move upwards and discharge its contents through a funnel or weir, so that the molten metal will always strike. the dispensing head at an approximately uniform speed throughout its vertical movement. Another important difference lies in the use of means by which one can rotate the dispensing head independently of the mold.
so that this head may turn faster or more smoothly than the mold, as conditions require. The dispenser head is also modified by the addition of an upwardly directed collar having apertures through which molten metal is discharged as it hits the dispenser. With regard to the description of this embodiment of the invention, it is understood that like numerals in the
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disses igures of the drawing apply to organeb
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similar in these figures.
In this embodiment, the crucible 73 and its cradle or crown 71 are mounted on a collar 95 movable vertically and sliding on a fixed vertical upright 96. On the oollier 95 pivot two members 97 directed outwards and engaging the rod from the cradle.
71. On one of these members 97 is rigidly fixed a guide member 98 which serves to tilt the crucible when it moves upwards. This tilting of the crucible is effected by the member 98 with the aid of a roller 99 carried by a lever 100, as will be explained below. The lever 100 also pivots on the collar 95 and is provided with a toothed retaining sector 101, so that it can be placed at any predetermined angle to fix the initial casting position of the crucible 73.
At the outer end of one of the members 97 is attached a cable 102 which passes over a pulley 103 and descends towards a pedal 104, so that when the pedal is lowered, the crucible is raised and at the same time the sliding collar 95 and the guide member 98 on the upright 96.
In addition to the above members, the sliding collar 95 also carries an arm 105 directed outwards and supporting a funnel 106. This funnel is provided with a weir 107 extending downwardly in the interim of the mold. rotating and terminating at a predetermined distance above the top of the dispenser, so that as collar 95 moves upward during the casting operation, weir 107 will remain a uniform distance from the dispenser which will move up and which is designated as 108 in Fig 4.
In order to allow for the above mentioned upward movement of the distributor 108, a rod 109 is also attached to the slip collar 95 and engages the lower end of the distributor shaft in a manner similar to that described in connection with the other figures. drawings. Since,
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as indicated above, it is envisaged, in this embodiment, a rotation of the distributor head 108 independently of the mold, a grooved pulley 110 surrounds the lower end of this distributor. Pulley 110 carries a suitable belt 111 which is connected to suitable drive means.
The pulley is mounted in suitable bearings so as not to be able to move vertically and it is wedged on the lower part of the hollow shaft 112 of the distributor, so that this shaft can slide freely through the pulley during its green movement. ical, the pulley 110 remaining fixed with respect to any axial displacement.
Fig. 7 shows a section of the shaft 112 of the distributor with grooves 113 cut into this shaft.
These shim grooves 113 extend along the shaft of the distributor over a distance equal to the maximum stroke of this shaft. Since the wedge 45 described above must be removed to allow the distributor shaft to rotate freely, as envisioned in this embodiment of the invention, it is necessary to provide other means to communicate the movement. rotation at the upper end of the distributor shaft. This effect, as shown in Figure 6, a ratchet tooth engagement is provided between the upper and lower ends of the tubular shaft 112, this ratchet tooth engagement being achieved by cutting sawtooth 114 on the adjacent ends .
Referring now to the alternative dispenser head 108 in Fig. 4, this head has a base or bottom similar to the head described in connection with the previous figures are drawings, but in the present example, as indicated above. , we spare on the outer edge of this head a collar 115 directed upwards, This collar converges towards the center and is provided in the present example, of must outputs 116
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diametrically opposed, to which the molten metal can be poured or projected as a result of centrifugal force.
The arrangement of collar 115 on the dispenser head serves in this way to allow an initial build-up of molten metal on the dispenser so that when the rate of movement is suitably adjusted, a small amount of metal will be retained on the dispenser for a period of time. ; the initial and final phases of the casting operation. This feature is considered desirable when it is desired to cast a socket, pad or the like having a flange at its ends. In the construction of such a pad, it is understood that the support 117 of the mold is provided. in the present example, an annular housing 118 at each end to receive this excess metal.
The execution of the method of the invention, when the apparatus shown in Figures 1, 2 and 3 is used, takes place as follows: The assembly formed by the mold, the support and the dispenser is prepared and placed in a furnace of a suitable type and is raised to a temperature of 200 ° C. to 5000 ° C., while passing a stream of reducing gas, preferably hydrogen-free gasifier gas, through hole 53 in the upper end of the shaft 44 of the distributor. The socket in the furnace is arranged so that. during the heating period, the distributor can remain in its lowest position.
In the meantime, the upright 69 will have been lifted, and the various components, such as the cover 67 and the crucible 73, attached to this upright, will have been pushed to the side, the upright 69 being held after its pivot in its upper position by the shim 82 mentioned above. This maneuver opens the boot 60, and when the assembly formed by the mold and the support reaches the correct temperature, this
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the assembly is removed from the furnace and its sheath 32 is inserted into the sleeve of the rotor shaft 26. The upright 69 is then rotated and it is lowered into the running position. The gas valve (not shown) is opened and neutral or reducing gas is introduced inside the mold, which escapes upwards through opening 66.
The switch of the motor, not shown, is placed in the on position. The crucible 73, having been previously filled with the molten copper-lead alloy which is usually employed, is placed in the support
75 and the metal is poured immediately by moving the hand lever 72. When the mold has been rotated for 30-60 seconds, the motor is stopped, the post 69 is raised and rotated, the shaft 54 undergoes a pulse upwards to detach the sheath 32, and the whole of the mold, and of the support is removed to prepare it for a new operation.
The operation of the embodiment of the apparatus shown in Figures 4 and 5 is as follows,
Assume that the crucible 73 has been filled with a suitable metal and that the mold 117 has been properly heated as contemplated. The operator, then pulling down on lever 100, will tip crucible 73 until it has brought the molten metal to a point where it would begin to pour out for any further tilting of the crucible.
This position is represented in FIG. 5 by the broken lines designated at A. When this movement is carried out, the operator will let the lever 100 engage in the toothed sector 101, thus establishing the position of the roller 99, so that when the crucible is moved upward as a result of pressure on the pedal 104 acting through the cable 102, the crucible will continue to tilt at a predetermined rate, so as to pour the metal evenly during its ascending stroke
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The subsequent tilting of the crucible is effected, as will be understood, by the guide 98 which engages against the roller 99 on the lever 100, the roller 99 sliding freely along the guide member 98.
As indicated above, the crucible, being lifted, will tilt continuously and during the final phase of casting, it will occupy a position similar to that indicated in broken lines in fig. 5 and designated in B.
Referring to this outline in broken lines, it will be noted that the guide member 98 is directed downwards, but is still engaged with the roller 99 carried by the lever 100, and that the roller 99 has slid the along the guide member 98 towards the pivot point of the crucible. When the crucible 73 is lifted, as indicated above, it is understood that the collar 95 has also been lifted, and as a result, the barrel 106 and the dispenser head 108 have also been lifted, the funnel being carried by the arm 105 and the distributor head being moved as a result of the connection 109 which is located between the collar 95 and the lower support 51 which carries the hollow shaft of the distributor.
Although the invention is particularly suitable for casting copper-lead alloys or plastic embroidery. ticks within a hard support, to which this alloy or bronze is securely welded or brazed, it is evident that the invention is applicable to the centrifugal casting of a wide variety of materials. metals which may require the particular and novel means achieved by the present invention. It is understood that the invention applies both to the embodiments shown and to the embodiments described in which the dispenser is fixed in the vertical direction.
It is also understood that the word "socket" is used to denote any hollow article produced according to the indications given above, whatever the purpose of its use.
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tion and indifferently whether it is used as a solid or solid cylindrical bush.
SELLS 10 ATIONS.-
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a method of manufacturing a hollow metallic element characterized in that a metal a.af71 SOIlS liquid form is projected from a distributor against an enveloping surface so that the metal strikes this enveloping surface at a high speed,