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Il PROCEDE ET MOYENS TOUR REVETIR LES PIECES CYLINDRIQUES
D'UNE MATIERE DURE "
La présente invention a pour objet un procédé pour revêtir des pièces cylindriques mâles ou femelles d'une matière dure.
Cette méthode et ces moyens sont avantageusement applicables aux pièces mécaniques cylindriques qui doivent résister à l'usure produite par les frottements et telles, notamment que les cylindres de moteurs et de pompe, et les arbres-manivelles oa vilebrequins des machines à grand régime.
Pour la constitution de telles pièces, il n'est en effet
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,..-###1- a-tun6 manière uniforme la dureté requis sure procédé objet de l'invention consiste à rapporter sur
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les parties exposées l'usure. des feuilles de matières dures
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109 parties expose '60 à l'usure, .......-- et, notamment, en acier nitrure> 1'1'o1.o\lortlt111 \;
non f"nrmi;oR l'onJ" - " ' coutbure de la surf8ce cylin- revêtir, et s de telle sorte leur fixationt alles pr6sen- ptépaiées àe telle sorte qu'apièx leut # ,### ##...
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préparée régulière, simplifient le travail final de rectification ou de rodage et permettant ' même, dans certains
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ces, de le supprimer. zanis son principe permet Le procédé ci-àessas défini dans son principe permet de tirer parti de 18 &ureté remarquable dee eciers quand 011 les cemment découverts, mais qui sont trop cofiteox quenà
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emploie à la construction de pièces homogènes. seulement,
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Le dessin annexé représente, à yens Pour 19 mise en oeuvre diverses -formes de r..0. moyen. B llr mise oe.vre du procédé' objet de l'invention.
L." Ft.s, 1 à 8 se repportent à l'epplicetion do procédé eux oylindres de moteurs 011 de 11omlHH!.
Les Fige. 9 et 10, montrent schémetiqueme matière dure* P 11> le préperetion dee feuilles revêtement en m8tiét" d.
Lee Fige. 11 à 17, montrent dee moyene poor rev6tir dtan métal dur la face interne d'un cylindre. ^tir d'un Les Figs. 18 21 montrent des moyens poor reve jazz métal dur des pièces cylindriques mâles. e fiyer Le. Figs. 22 et 25 sont relati-ves à un montage po.' fixer J'es Figse Ilectrîque, un rev ê tement &a m6tel (jar à par souçlure électriqae, Ùn reVêtem6nt Cie métel dor à l'inM- rieur dtun cylindre. figs. 1 on emploie Dans l'exsmple montré par les fige. diane on emploie -';:rL:i--- - # dore, Pour gernir an .2l,ndre@ t'es par fig.
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telles que représentées par fige
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telles que 1 et 2 ne sont es les génératrices du cylindre Les bords et 2 ne sont P
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mais des hélices très allongées et de sens contraire, on en- core des plans se confondant sensiblement avec de telles hé- lices.
En emmanchant dans le cylindre deux demi-bagues ainsi faites, comme le représente la fig. 2 et en exerçant une assez forte pression sur les extrémités des bagues, suivant les flèches, on les coince l'une sur l'autre et dans le cylindre, de telle sorte qu'elles ne peuvent plus se déplacer, la pente choisie pour les hélices (ou les plans) assurant l'irréversi- bilité. On coupe alors les extrémités 6,7, 8,9 qui dépassent et on fait le chanfrein d'entrée des segments, s'il y a lieu.
La suite des opérations est la suivante : -
Le métal ou alliage à l'état doux destiné à la confection des bagues est laminé en feuilles de l'épaisseur vonlue. Il est ensuite calibré, préférablement à froid, avec un lominoir de finition dont les cylindres sont parfaitement polis (ou au moins l'un d'eux). La feuille calibrée est ainsi parfaitement polie au moins sur l'une de ses faces. Cette opération est préférablement effectuée sur des bandes de faible largeur pour diminuer les frais d'outiller augmenter la précision et ren- dre plus aisées les préoautions à prendre en vue de protéger de toute détérioration la surface polie.
Le feuille est ensuite découpée à la forme approchée du développement d'une demi-bague. On peut aussi faire cette opé- ration avant le laminage calibrage sus-dit.
Ensuite, la feuille découpée est cintrée, par un procédé quelconque, de façon à lui donner la forme de ls fig. 1. la pièce passe ensuite au traitement de durcissement avec toutes les précautions nécss@@@@@ dans les manutentions. Il est bon que le pièce sortant du traitement ait un rayon de courbure un peu supérieur à celui du cylindre, afin qu'elle sit une tendance naturelle . s'y appliquer parfaitement.
Après le traitement, il peut y avoir lieu à une opération de décapage par un procédé mécanique ou chimique quelconque
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Après ce décapage on : contrôle. ''Pièce}cest Placée dans un montage tel, par exemple, que le représente là fig. ce
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montage très rigide force la pièce à. prendre momentanément, par
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montage très élastique, fortAH oxbut.a q" ,.iio -' nn rln-nr, àéfoymation élastique, cormb ux>uiu qll'ollo nirn notifier cyiinàre. Le dit montage est placé sur une machine à rectifier cylindre.
Le. appropriée, et, à l'aide d'une menle telle qne de on donne auX bords 4 et 5 de la coquille le forme exacte Voulue. été d'entre part, exactement alésé à 18 cote Le cylindre (;1 pll1t1 qll' à -procéder à l'emmanchement comme il Il n'y tic qtil% -Proc(3 1 ;* I?ou.- faciliter 1 COUPU no3 t6 été dit, et représenté fig.
are faciliter le ion d-E) Sous- bonts, 6, 7, 8t 9, il est bon de prendre la pr6cantion de sons- traire les dits bouts à l'action de l'egent de àtltcixsement on de dé traire la dit àtltaixsement* rectification il est à remarquer que dans l'opération de en sorte que les des tenahs, il peot être aventegeax àe faire en sorte que les des trancha, Peut àtre avantageux dis- bords Une fois repproohés ànn> 10 ay1inàTe -préxentent le àis- poaition fig.4, de façon à donner la certitude do contact s'Ir 0-ylinrire- Netttreuement, le jeo est x%ré1-1eD1a>it Dlinil-. , de l'ordre de un ou deux centièmes de Millimètre.6 le oylin- dre est exactement cylindrique et Si ies àel li-b86aS S minces, est bien évident que l'intérieor de la bague assenl- avoir Î6S Diêl"85 qualités poiS'''' ene est obligé de se modeler exactement àens 1- ù yi "10 ".." <ln" 11 ..
et a' ,me épaisseur rigourensement constante. ,.#.. on peut aussi n'employer qu'une seule beSLI6 fendue (f'gs' et 8). Lee opéretiona do débot sont lea mêmes: ce1ibrege et 7 et 8). Les Opérations ob e ensuite à la po1issege l'e11iege 116tat douxo on donne ensoite à polissage de 1181liage ,....######-###" représente le fig.8, on rectifie pere11è1ement les bords 15 , 14, grgae eu monteze 15, nias ùrenà 4ae ie Y? gràce au montage '¯,.. - Par expé- avec une moule 16 flancs ino1inés., On détermine par axpé- \ rienoe l'angle oonvenab1e . et la largeur 17 de 1 t oovar t or"' . "''J..
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pour un montage donne.
Dons des conditions suffisantes de précision d'exécution, l'emmanchement à force peut être réélise comme s'il s'agissait d'une bague en une pièce (les bords 13 et 14 venant se rejoindre) mais il va sans dire que la précision est ainsi beaucoup plus aisément et économiquement obtenue.
Le calibrage des feuilles de métal dur au laminoir est économique. Mais certains procédés de durcissement exigent des surfaces parfaitement débarrassées de traces d'oxydes. four obtenir de telles surfaces on peut meuler et fraiser la surface des feuilles de métal à durcir.
Dans ce but, on peut recourir à la disposition avantageu- se,montrée par la fig.9. La feuille se déroule d'une bobine 18 et s'enroule sur une bobine 19 entraînée à la vitesse voulue par un mécanisme approprié. Dans son mouvement de translation, la feuille est astreinte à venir s'appliquer sur un rouleau ou frotteur 20 en face duquel se trouve une meule 21 ou fraise de la largeur de la feuille à travailler. Pour rendre plus parfaite l'application sur le rouleau 24, on peut prévoir un dispositif de tension de la feuille, Par exemple, la rotation de la bobine 1 peut être freinée par tous moyens appropriés.
Lu moulage ou frdiuage pont nuiver ou procéder le prépa- ration des feuilles en vue de -la protection contre le durcis- sement.(Il est indiqué en effet dans certains cas de ne durcir que la surface intérieure afin d'augmenter la souplesse des pièces finies). Si le meulage ou fraisage suit la préparation, celle-ci peut être effectuée sans réserve (par exemple l'éta- mage dans le cas de l'acier nitruré) car le meulage d'une des faces enlève ensuite l'étamage du côté à traiter.
Si les feuilles sont suffisamment minces et si elles ne sont durcies que d'un côté sur une épaisseur assez faible,il est possible de ne les cintrer qu'au moment de leur emmanche- ment. Les feuilles 22 sont donc traitées à plat. Elles sont ensuite serrées entre deux plaques rigides (fig.10), et l'on
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rectifie sur ce montage le ïl tranches 1 5 suivant 18 forme voulue.
Si l'expériencemontre que ces tranches ne doivent Pas être perpendiculaires au plan des feuilles, on cherchera par tâton- nement l'angle favorable.
Pour mettre en place ces feuilles plates, très flexibles, il suffit de les serrer sur un mandrin à l'side d'un coilier au moment de les introduire dans le cylindre.
En procédate ainsi, il est possible de placer un très grand nombre de feuilles dans l'appareil où se pratique l'opé- ration de duroissement. Cet avantage est très appréciable dans le cas où cette opération est de très longue durée, comme c'est ,le cas pour la nitruration.
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On peut aussi, après duroiscernnxit tlori fo111fln plat, cintrer celles-ci au moment de les introduire dans l'un des montages des figs. 3 et 8 pour en rectifiernes tranches.
Lorsque les feuilles sont en acier nitruré, on peut durcir les feuilles à plat et les cintrer à chaud à une température d'en-
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viron 500 degrés 0., '&a préférence avant la rectification des tranches. A cette température on ne modifie pas les qualités du métal, dans le cas spécial envisagé.
On a indiqué qu'il étgait préférable de ne durcir les feuilles que sur une face. Toutefis, si l'on opère sur un métal ou alliage ne subissant pendent l'opération de durcissement que des déformations assez faibles ou si la feuille est assez mince pour pouvoir reprendre la forme voulue dans
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le montage do rootification et lors de l'emmanchement d0fi- nitif, ou encore si elle est cintrée à chaud aprûs traite- ment dans le cas apéciel' ci-dessns indiqué, il est possible de dure3.r coeur.ou sur les deux faces, ce qui revient ail m8me. ceci pourra 8tre utile dans le ces d'emploi d'an métal ou alliage ne se pr8tant pas à un traitement qui permette d'obtenir avec précision une couche durcis d'une épsisseur unif o r me et bien déterminée. Dans ce cas, il est préférable de durcir à coeur.
La prèce obtenue est plus fragile sans
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doute, mais une fois en place et serrée dans le cylindre, cela ne parait pas présenter d'inconvénient. On remarque en outre que dans certains cas il est impossible de durcir les feuilles superficiellement seulement, par exemple dans le durcissement par le procédé de la trempe d'un métal ou alliage homogène.
On peut aussi procéder comme suit pour la mise en place, des feuilles dans les cylindres. La feuille destinée à garnie
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vi décoUj,J0tJ t:JUlvt:lIlt un tayu tdtl;ld 1, !\ 0, u (rlg.11) tj.ytll1 nu de ses cotes A-C égal à la longueur du cylindre et l'autre côté, A,B, un peu plus grand que le développement de la circon- férence intérieure du dit cylindre. Cette feuille est cintrée, puis nitrurée, ou ceci d'abord suivant les ces.
On peut aussi, suivant les applications, nitrurer les deux faces de la tôle, ou nitrurer à coeur, ou encore ne nitrurer que la face qui
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StÍr8 0. l' intt3.L'iuu.L', ooúl gi>8Lv n l'un lLIHJluUl1l11lCJ (lao 1)1"UO'SÜ' de protection généralement en usage, par exemple en étamant la face qui ne doit pas être durcie. Mais. dans tous les cas, on doit durcir l'une des tranches de raccordement, par exemple A-C, et laisser à l'état doux le métal avoisinant la tranche B-D (partie hachurée). Il est indiqué que la tranche A-C doit
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Atre 11111n nette nt t1. 8np:loR vifs, au besoin Errêce à une légère retouche à la meule après traitement.
Ceci fait. on place la feuille dans le cylindre comme le
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montre la fig. 12. Le cylindre peut 8tre pourvu d' lp(:1\ÜOmonts 23 et 24 pour maintenir la feuille en longueur. comme la feuil- le est plus grande que le développement du cylindre, les bords
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!JD tIJ a4 aa n):vAllnl1fIlI1J, ;-(j eat le 1>tJ>.à dOIDe.
On prend alors une "souris " 29, comme représenté fig. 13, pourvue d'un évidement 27 et d'un tranchant affectent la forme 28, et on la fait passer à force d'un bout à l'autre du cy-
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lindre. On voit fig . l 2 18 souris 89 engagée dans le cylindre. Il est facile de se rendre compte qu'au fur et à mesure qu'elle avance, le bord doux de la feuille est cisaillé par
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le bord dur et par le tranchant 28 de la souris. Une bande 20 se trouve ainsi découpée et se logee dans l'évidement 27, on remarque d'autre part que l'on peut avec ce procédé distendre éoastiquement le cylindre ou même dépsser la limite élastique si la nature du métal le permet.
La feuille est donc coupée suivant le développement du cylindre distendu; Quand la souris a passé, le cylindre se resserre et la feuille devient une bague emmanchée à forceo Il reste au voisinage de la tranche une .étroite bande de métal doux que l'on a laissée comme garde et qui ne peut avoir aucune influence sur le fonctionnement.
Cette méthode est applicable aux feuilles d'acier cémenté et trempé on tout autre métal ou alliage susceptible de se prêter. par un traitement queloonque. à l'obtention d'un bord dur et d'un bord doux, On peut, de la même manière, fixer une feuille divisée en plusieurs secteurs, par exemple trois, comme représenté par la fig. 15. Chacun de ces trois secteurs a un bord dur et un bord doux, et la souris s trois trandchants su lieu d'un, La division est intéressnnte pour les gros cylindres ou dans les ces où l'on doit cintrer avant traitement, car les pièces cintrées et d'un seul morcesn tiennent une plaque considérable dans le four.
Dans tous les cas, que l'on sit une saule feuille ou plusieurs, les raccordements peuvent être disposés soit suivent des génératrices comme il a été dit, soit suivant des hélices allongées. Il suffit de donner à le souris le mouvenment hélicoïdal correapondant. Elle peut du reste le prendre apontanément si l'inclinaison de l'hélice est dans le sens convenable.
Ls Fig. 16 représente une varisantee d'exécution dans laquelle les deux bords 25 et 26 de la feuille sont durcis et tranchants. De plus, au lieu de se chevaucher, ils ménagent tranohants. De plus. entre eux un espace dans lequel est intercalé, toujoure par le même procédé, une étroite bande 31 en métal doux, section-
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née et introduite par la souris 29, En 32 et 33, on voit les deux bords tranches de la bande 31.
Ce dernier cas qni permet aussi la multiplication des secteurs et l'emploi de raccordements hélicoïdal est appli- cable à tous métaux, mais 11 est surtout intéresaent on ou qu'il permet l'emploi de métaux sur lesquels il n'est pas pos- sible de réserver des parties douces.
On peut aussi dilater le cylindre avec un appareil,appro- prié et pratiquer le cisaillement avec un autre.
On voit fig. 17 un exemple d'appareil à dilater le cy- lindre. Il est établi sur le principe des mandrins expansibles.
La pi@@ne intérieure 34 est conique. il suffit de la faire pénétrer plus ou moins pour dilater le mandrin et par oons- quent le cylindre. On voit en 35 la feuille en place. Le man- drin l'appuie sur toute la longueur du cylindre. Ceci étant, il suffit de passer à force un outil de la forme représentée en
36 pour pratiquer le sectionnement. Ceci s'applique aussi bien., on 10 conçit au cas où l'on emploie plusieurs feuilles et. là encore, les tranches pouvant être droites ou en hélices.
L'enforncemetn du cône 34 peut être réalisé de toutes manières : le dessin suppose que l'on agit suivant les flèches au moyen d'une presse hydraulique ou méoanique.
Les Fis. 18 à 21. montrent comment le procédé objet de l'invention peut être appliqué au revêtement de pièces cylin- driques mâles.
Dans ce ces, on prépare des bagnes en une ou plusieurs pièces (généralemet deux) en métal ou alliage dur ou durci. on les applique fortement sur le tourillon et on les soude à la fois entre elles et sur l'arbre, par une soudure autogène ou autre, et préférablemet par soudres à l'are électrique.
Ainsi, pour garnir d'un métal ou alliage durci, un tourillon de villebreuquin 37 (fig.18) on prépare celui-ci pour recevoir une bague. en deux parties (fig.19). ou coqueilles 39 et 39, en acier nitruré par exemple. Des trous. tels que
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40 peuvent servir au passage de l'huile de graissage.
La fig. 20 montre le tout assemblé pour la soudure. Les coquilles 38 et 39 sont appliquées sur le tourillon 37 par des mâchoires 41 et 42, d'une presse hydraulique, par exemple ou de toute autre manière, Ceci fait, deux ouvriers, armés chacun dtune électrode, n'ont plus qu'à faire, ensemble, une soudure à J'arc dans les logements ou chanfreins 43 et 44. Les coquil- les se trouvent ainsi soudées entre elles et sur le tourillon et, en raison de la comprcssion élastique exercée par la pres- se sur ce dernier pendant l'opération de so udure, l'anneau ainsi constitué se trouve serré sur l'arbre comme dans un em- manchement à force;,Ceci est utile pour éviter le décollement en cas d'une légère différence de température, en fonction- nement.
Pour que la compression élastique de l'arbre se produise effactivement - et non pas une simple ovalisation - les mâ- choires 41 et 42 en métal à haute résistance et de fortes di- mensions, peuvent être intérieurement d'un rayon de courbure plus petit que celui de la pièce à serrer, La compression est, du reste, favorisée dans certains ces par l'évidement intérieur de l'arbre.
Toutes les bagues étant fixées, il ne reste plus qu'à enlever l'excès de métal. soit à la lime, soit à la frsise. soit à la meule, et soit par un raccordement cylindrique, soit par un léger méplat. Les joints doivent, bien entendu, être disposés dans les régions les moins chargées en fonctionne- ment.
@@ l'arbre a été usiné avec précision et si les coquilles sont en tôle calibrée et plie, on peut se dispenser de rec- tifier les surfaces après fixation des bagues.
Si l'épaisseur de la tôle est très faible, par rapport au diamètre de l'arbre, on peut faire les bagues en une seule feuille roulée. comme raprésenté fig. 21.On l'ouvre élssti- quement pour le passer sur l'arbre. On peut aussi réserver
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en 45. une psrtie douce de façone que le pièce puisse être ou- verte en pliant à cet endroit et refermée de même on peut aus- si ménager, non une seule zone douce, mais deux ou plusieurs.
On peut aussi garnir de cette manière des pièces cylindri- ques femolles, per exemple des cylindres de moteurs ou pompes, Dans ce cas, la bague est préférablement en une seule feuille roulée. On la pise dans le cylindre et on l'applique par un appareil ou mécanisme extenseur.
Cet extenseur peut agir sur toute la longueur du cylindre à la fois, ou avancer, ou reculer, par commsnde à main ou par mouvement automatique, au fur et à mesure que le travail de soudure se poursuit. On peut faire toute la longueur de soudure par un seul bout ou une moitié de ohaque bout. un seul exemple est représenté et décrit (figs. 22 et 25).
Il a trait à un cylindre venu de fonte avec as culasse.
Le cylindre 46 est fixé sur un montege 47 après que l'on y e introduit successivement une souris 48 et la bague 49.
Cette souris porte deux évidements : un petit 50 où se logera la surépaisseur de soudure et un plus grand 51 pour faciliter le traveil de soudure. Elle pout porter aussi un miroir 52 pour permettre de suivre le travail. On fait avancer la souris dans le sens de la flèche, par un moyen quelconque, de façon à l'engager dans la bague. Celle-ci vient buter en 53 sur le montage et se trouve à se place. L'ouvrier commencera la soudure. (A cet effet, il peut fixer son élctrode sur un outil spécial pour lui donner une inclinaison favorable, si c'est nécessaire).
Pendant que l'ouvrier fait sa soudure, la souris avance, son mouvement d'avancement étant commendé à la main ou automaiquement. Dans tous les cas, l'ouvrier doit toujures souder près de la souris, c'est-à-dire dans le partie dilstée. Le tout, cylindre et souris, peut être refroidi par une circuletion d'eau. On remarque aussi que l'électrode peut être fixée
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sur la souris, de façon à se/trouver-juste en position convena- ble par rapport au joint de la bague 'et que l'écartement cons- tant peut être obtenu par un régulateur. L'habileté de l'ou- vrier n'interveient plus alors, toute l'opération étant automa- tique.
Quand la souris arrive au bout de son travail, elle peut, en outre, manoeuvrer un interrupteur. De cette faqon, on ne court aucun risque à faire conduire plusieurs appareils par un même ouvrier.
De plus si le cylindre est fondu par bloc de 4, 6 ou 8 ;
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toutes les soudures (l'un iiiâriiu bloc nu fon1. un mrno tHmj)fI pen- dant que l'ouvrier en équipe un autre. Enfin, l'opération étant ainsi d'une parfaite régularité, on peut--faire la soudure très petite et réduire au minimum la dépense de courant et le temps de l'opération.
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La soudur,e terminée4 il n'y a plus 0.u', enlever la suré- peisseur de métal par un moyen quelconque, dont le plus simple est l'emploi d'un outil de forme du type dit "mandrin taillé!!. si l'on emploie de la tôle calibrée et polie, le travail de rectification peut être évité. On peur cependant finir le cylindre par un rodage-polissage. Le chanfrein à la base du cylindre. Pour entrer les segments, peur être fait avant ou après la fixation de la bague.
On remarquers que le procédé qui vient d'être décrit dispense de tout moyen d'arrêt de la bague dans le sens de le longueur, cer -le soudure atteint forcément le cylindre, de même qu'elle atteigenit le tourillon 37 de l'exemple précédent.
La zone donce (soudures) ou adoucis (voisinage de la soudure) est, si l'opération est bien faite. de très faible largeur et ne pent avoir aucune influence sur le fonctionnement. on remarque, du reste, que, dans certains cas, notamment si l'on emploie l'acier nitruré, la zone adoucie n'existe pratiquement pas.
Il convient enfin de signaler que le procédé de soudure
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multiple et automatique estapplicable, non seulement aux cy-
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lindres, mais aussi uux arbres. Pour celo, on n'a qu'à avoir une presse possédant le nombre de mâchoires voulu. On fixe les supports d'électrodes sur un même montage qui se de:place paral- lèlement à l'arbre et automatiquement. Le mouvement de ce dé- placement commande la ou les interruptions de courant succes- sives, suivant les longueurs de soies correspondantes.
REVENDICATIONS
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1.- l'l'üu0dú pour l'dV8Ll1' 1 JJluuutj u,yllHül'll1lldl:j d'una matière dure, caractérisé en ce que l'on rapporte sur les par- ties exposées à l'usure, des feuilles de matières dures et, notamment, en acier nitruré, préalablement conformées pour s'adapter à la courbure de la surface cylindrique à revêtir, et préparées de telle sorte qu'après leur fixation elles pré-
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±lontont uno ±1lJrrIDOO ,'Óp:111 iùro ot unie simplifiant ou supprimant le travail final de rectification ou de rodage.