" PERFECTIONNEMENTS AUX COUSSINETS "
La présente invention est relative à des perfectionnements aux coussinets. Elle est faite surtout pour les coussinets de moteurs à combustion interne ayant à fournir de grands efforts tels que ceux utilisés dans les moteurs d'automobiles et d'aéronefs, mais l'invention peut être utilisée pour d'autres applications. On connaît déjà des alliages pour coussinets comportant un eutectique d'aluminium avec un constituant à faible point de fusion (étain ou étain et antimoine), le constituant à faible point de fusion étant présent dans l'alliage en quantité qui n'est pas inférieure
à 8 %.
La présente invention vise un alliage qui peut être utilisé sans un support en acier et qui résiste de façon plus sûre lorsqu'il est soumis à des conditions de travail sévères en particulier lorsqu'on l'utilise comme coussinet pour un arbre en acier dur ou assez dur. Il convient particulièrement pour les gros coussinets d'extrémité et principaux de moteurs à combustion interne à grande vitesse.
Conformément à la présente invention, le coussinet est fait d'un alliage ayant pour case de l'aluminiumcommercial, qui contient un eutectique d'aluminium avec un ou plusieurs métaux à faible point de fusion (ce métal ou ces métaux étant désignés dans ce qui suit par "le constituant
à faible point de fusion"), ce constituant à faible point
de fusion étant présent en quantité d'au moins 1,5% mais inférieure à 8 % et dans ce constituant à faible point dé fusion, la totalité peut être de l'étain, il peut y avoir
de l'antimoine jusqu'à une quantité ne dépassant pas un tiers du constituant ou 1,5 % ( en prenant le chiffre inférieur) et il peut y avoir du zinc, du cadmium, du plomb ou du bismuth ou une combinaison quelconque de ces éléments mais de façon telle qu'il y ait au moins autant d'étain qu'il y a
de ces éléments et que l'alliage contienne un constituant durcissant qui peut être en totalité, mais dont au moins
la moitié est du nickel et/ou du manganèse, le restant pouvant être constitué par du vanadium, du cobalt, du chrome, du molybdène ou du tungstène ou par une combinaison quelconque de ces éléments, ce constituant durcissant étant présent en quantité au moins égale à 0,8 % mais ne dépassant pas,
<EMI ID=1.1>
De préférence, au moins les 2/3 du constituant faible point de fusion sont constitués par de l'étain.
Il est préférable d'utiliser comme éléments durcissants du nickel et du manganèse seulement, l'ensemble
<EMI ID=2.1>
tant de nickel que de manganèse; parmi les constituants à
<EMI ID=3.1>
et l'antimoine seulement, ce dernier étant présent en quantité comprise entre 0,5 et 1,2 %. L'antimoine ainsi ajouté est absorbé presque complètement dans le constituant à faible point de fusion et renforce ce dernier sans le rendre trop dur ou trop cassant.
Il peut y avoir du magnésium dans l'alliage, mais il ne doit pas être présent en quantité dépassant 1,5 % et il est de préférence présent en quantité d'environ 0,5 % ou un peu moins.
Etant donné que l'on utilise de l'aluminium commercial il existe du fer et du silicium dans l'alliage. Le fer s'y trouve normalement en quantité comprise entre 0,2 et 0,5 % et le silicium entre 0,15 et 0,6 , mais on peut durcir l'alliage en ajoutant plus de silicium, jusqu'à un
<EMI ID=4.1>
Oe silicium additionnel n'est pas à recommander
si le coussinet doit être utilisé dans des cas où il est possible qu'il se produise des vibrations de flexion ou complexes équivalentes à une distorsion ou bien si la température à supporter dépasse 120[deg.] .
Dans toute là présentadescription, l'indication des pourcentages doit être entendue, nomme d'habitude,comme indiquant des pourcentages en poids de l'alliage total.
L'alliage est préparé de façon normale comme suit:
Lorsque l'aluminium est fondu, on ajoute le manganèse et le nickel avec les éléments correspondants (si l'on doit en utiliser) sous forme d'alliage à 10 ou 20 % avec
<EMI ID=5.1>
tain avec le magnésium et l'antimoine (si on en utilise).
Si on le désire, on peut mettre préalablement l'étain sous forme d'alliage avec de l'antimoine et/ou du zinc, du bismuth, du plomb ou du cadmium, si on doit en ne tire.
On a constaté, en général, que plus l'arbre en acier est dur, moins il faut de constituants à faible point de fusion dans l'alliage du coussinet.
Gomme les alliages et les métaux utilisés sont ceux que l'on trouve dans le commerce, il est bien entendu que les impuretés que l'on y rencontre normalement doivent être présentes dans l'alliage. De préférence ces impuretés ne doivent pas dépasser 0,5 % (en dehors du silicium et du fer comme il a été dit ci-dessus).
On va donner ci-dessous un exemple d'unallliage suivant l'invention :
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le reste étant de l'aluminium commercial renfermant environ 0,4 % de silicum et environ 0,3% de fer.
Les coussinets peuvent être faits de la façon suivante:
L'alliage est de préférence coulé en coquille
et on laisse les produits coulés pendant environ 6 heures
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de 42 à 52. Pour les coussinets principaux d'un moteur à combustion interne, il peut être recommandable de choisir
les produits coulés qui se trouvent au voisinage de la gamme inférieure de dureté, tandis que, pour des coussinets de bielles, il conviendrait de choisir ceux qui se trouvent vers la limite supérieure de la gamme de dureté. Après un dégrossissage, les coussinets peuvent encore rester pendant
<EMI ID=8.1>
On a constaté qu'avec un alliage de ce genre, on peut faire un coussinet sans support qui convient très bien pour les coussinets de moteurs à combustion interne et pour les grosses extrémités de leurs bielles. En outre, il suffit d'une bague mince faite en cet alliage. Pour un arbre doux, on peut préparer l'alliage avec seulement environ 0,15% de silicium, auquel cas il aura une dureté Brinell de 36 à
39, après traitement complet.
Pour de très fortes charges, avec un arbre en acier dur (par exemple une dureté Brinell de 550), l'alliage suivant convient bien.
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le reste étant de l'aluminium commercial comprenant environ 0,4 % de silicium et environ 0,3 % de fer.
Après coulée et traitement, comme indiqué au sujet de l'alliage précédent, la dureté Brinell sera d'environ
60.
On peut augmenter la dureté de l'alliage en ajoutant du silicium complémentaire, jusqu'à 1 %.
On peut faire un autre alliage plus dur. ayant une dureté Brinell d'environ 80 et ayant la composition suivante :
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le restant étant de l'aluminium commercial contenant environ 0,6 % de silicium et environ 0,3 % de fer.
On peut préparer cet alliage et le traiter de la façon décrite au sujet des autres alliages décrits précédemment .
Les pièces coulées faites avec tous les alliages décrits peuvent être avantageusement travaillées, à froid, de préférence par laminage soit avant le traitement à chaud final, soit avant tout traitement à chaud. Un changement de forme d'environ 5 % par laminage augmente la résistance à la traction dans certains cas, d'une quantité allant jusqu'à
30 %.
Si nécessaire, l'alliage peut être affiné de façon connue par addition d'éléments d'affinage appropriés.
"CUSHION IMPROVEMENTS"
The present invention relates to improvements to the bearings. It is made especially for bearings of internal combustion engines having to provide great efforts such as those used in automobile and aircraft engines, but the invention can be used for other applications. Alloys for bearings are already known comprising an aluminum eutectic with a low melting point constituent (tin or tin and antimony), the low melting point constituent being present in the alloy in an amount which is not less than
at 8 %.
The present invention is directed to an alloy which can be used without a steel support and which resists more surely when subjected to severe working conditions especially when used as a bearing for a hard steel shaft or pretty hard. It is particularly suitable for large end and main bearings of high speed internal combustion engines.
In accordance with the present invention, the bearing is made of a commercial aluminum case alloy which contains an aluminum eutectic with one or more low melting point metals (such metal or metals being referred to in follows by "the constituent
low melting point "), this low melting point constituent
melting being present in an amount of at least 1.5% but less than 8% and in this low melting point constituent all may be tin, there may be
antimony up to an amount not exceeding one-third of the constituent or 1.5% (whichever is lower) and there may be zinc, cadmium, lead or bismuth or any combination of these elements but in such a way that there is at least as much tin as there is
of these elements and that the alloy contains a hardening component which may be in whole, but of which at least
half is nickel and / or manganese, the remainder possibly being vanadium, cobalt, chromium, molybdenum or tungsten or any combination of these elements, this hardening component being present in at least equal quantity at 0.8% but not exceeding,
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Preferably, at least 2/3 of the low melting point component consists of tin.
It is preferable to use nickel and manganese only as hardening elements, the whole
<EMI ID = 2.1>
both nickel and manganese; among the constituents to
<EMI ID = 3.1>
and antimony only, the latter being present in an amount between 0.5 and 1.2%. The antimony thus added is absorbed almost completely into the low melting point component and strengthens the latter without making it too hard or too brittle.
There may be magnesium in the alloy, but it should not be present in an amount exceeding 1.5% and it is preferably present in an amount of about 0.5% or a little less.
Since commercial aluminum is used there is iron and silicon in the alloy. Iron is normally found in an amount between 0.2 and 0.5% and silicon between 0.15 and 0.6, but the alloy can be hardened by adding more silicon, up to a
<EMI ID = 4.1>
Additional silicon is not recommended
if the bearing is to be used in cases where it is possible that bending or complex vibrations equivalent to distortion may occur or if the temperature to be endured exceeds 120 [deg.].
Throughout this description, the indication of percentages is to be understood, usually referred to, as indicating percentages by weight of the total alloy.
The alloy is prepared in the normal way as follows:
When the aluminum is melted, manganese and nickel are added with the corresponding elements (if they are to be used) in the form of a 10 or 20% alloy with
<EMI ID = 5.1>
tin with magnesium and antimony (if used).
If desired, the tin can be previously alloyed with antimony and / or zinc, bismuth, lead or cadmium, if it is not required.
In general, it has been found that the harder the steel shaft, the less low melting point constituents are required in the bearing alloy.
Since the alloys and metals used are those which are found in commerce, it is understood that the impurities which are normally encountered there must be present in the alloy. Preferably these impurities should not exceed 0.5% (apart from silicon and iron as has been said above).
An example of an alloy according to the invention will be given below:
<EMI ID = 6.1>
the remainder being commercial aluminum containing about 0.4% silicon and about 0.3% iron.
The pads can be made in the following way:
The alloy is preferably shell cast
and the products are left poured for about 6 hours
<EMI ID = 7.1>
from 42 to 52. For the main bearings of an internal combustion engine, it may be advisable to choose
cast products which are in the vicinity of the lower hardness range, while, for connecting rod bearings, those near the upper end of the hardness range should be chosen. After roughing, the bearings can still remain for
<EMI ID = 8.1>
It has been found that with an alloy of this kind, one can make a bearing without a support which is very suitable for the bearings of internal combustion engines and for the large ends of their connecting rods. In addition, a thin ring made of this alloy is sufficient. For a soft shaft, the alloy can be prepared with only about 0.15% silicon, in which case it will have a Brinell hardness of 36 to
39, after full treatment.
For very heavy loads, with a hard steel shaft (eg Brinell hardness of 550), the following alloy is suitable.
<EMI ID = 9.1>
the remainder being commercial aluminum comprising about 0.4% silicon and about 0.3% iron.
After casting and processing, as indicated for the previous alloy, the Brinell hardness will be approximately
60.
The hardness of the alloy can be increased by adding additional silicon, up to 1%.
We can make another harder alloy. having a Brinell hardness of about 80 and having the following composition:
<EMI ID = 10.1>
the remainder being commercial aluminum containing about 0.6% silicon and about 0.3% iron.
This alloy can be prepared and processed as described for the other alloys described above.
The castings made with all the alloys described can be advantageously worked, cold, preferably by rolling either before the final hot treatment, or before any hot treatment. A change in shape of about 5% per rolling increases the tensile strength in some cases by an amount of up to
30 %.
If necessary, the alloy can be refined in known manner by adding suitable refining elements.