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"Masse métallique poreuse, son procédé de fabrication et ses applications"
On a déjà eu l'idée d'agglomérer des poudres métalliques par exemple en les plaçant et en les comprimant dans des moules et en donnant de la cohésion à la masse en faisant agir sur elle des courants à haute ou même très haute fréquence.
Mais des masses obtenues de cette façon/ ne possèdent qu'une porosité très réduite. Si l'on veut les utiliser pour faire des coussinets à réserve de lubrifiant ou autres objets de même ordre, on se heurte à la difficulté de leur faire absorber une quantité suffisante de lubrifiante et aussi de leur faire restituer convenablement le lubrifiant au fur et à mesure du
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fonctionnement du coussinet. D'autre part, la formation de coussinets sous cette forme n'est pas bien intéressante car le poids de métal mis en oeuvre est relativement élevé par rapport au volume de l'objet et la matière première n'est pas utilisée sous une forme économique dtoù il résulte que les frais d'agglomération ne sont compensés par aucune économie ou aucun avantage technique.
De plus, quel que soit le soin apporté à réaliser l'agglomération, celle-ci n'est pas telle que des particules de métal ne puissent se détacher et donner lieu à des avaries dans les machines qui possèdent de tels coussinets.
De telles masses poreuses se prêtent mal, d'autre part: à la constitution de filtres ou de supports de filtres et cela précisément en raison de leur manque de porosité.
Ces divers inconvénients sont éliminés par la présente invention avec l'avantage de l'obtention d'une masse non seulement réellement poreuse mais encore à très haute porosité, susceptible de recevoir facilement et de retenir une quantité très élevée de lubrifiant tout en étant en état de livrer celui-ci au fur et à mesure des besoins.
L'invention consiste, à cet effet, à constituer la masse poreuse non plus au moyen de poudres métalliques agglomérées mais au moyen d'éléments métalliques allongés, par exemple filiformes, accolés, sous forme enchevêtrée et soudés les uns aux autres à leurs points de contact. Il résulte de
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la forme des dits éléments et de leurs positions réciproques, des cavités de grand volume qui communiquent les unes avec les autres et qui sont propres à emmagasiner une quantité de lubrifiant très importante par rapport au volume de la masse poreuse ainsi réalisée.
Les éléments allongés entrant dans la constitution de ce corps métallique poreux présentent, de préférence, une section transversale à contour circulaire, ou curviligne, en vue de réduire la surface de leurs points de contact.
Dans le sens de leur longueur, ils peuvent ''être rectilignes ou incurvés. Ces éléments sont constitués, par exemple, par des bouts de fils métalliques, ou bien des bâtonnets découpés dans une feuille de métal, ou encore des tournures ou des limailles métalliques allongées.
Les éléments métalliques sont soit nus, soit recouverts d'une couche d'un autre métal. Ce dernier ne fait que recouvrir les surfaces des éléments allongés ou bien il assure, en outre, la soudure des dits éléments entre eux.
Les éléments métalliques allongés sont soit en métal inoxydable dans la pratique d'emploi des objets qu'ils constituent, soit en un métal oxydable recouvert dtune couche de métal inoxydable.
On peut également faire des mélanges d'éléments allongés de métaux divers, par exemple, fer ou acier et fonte.
Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, on peut utiliser en
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particulier, comme éléments métalliques allongés, des limailles ou tournures, par exemple des tournures de fonte. Ces dernières présentent, entre autres avantages, celui de permettre l'obtention d'objets ayant un coefficient de frottement sur le fer et liacier très favorable et qui, en outre, peuvent être usinés sur machines-outils, et notamment au tour, sans que leurs pores aient tendance à se boucher.
Au lieu de mélanger les éléments de métaux différents, on peut aussi les disposer en couches superposées, les métaux à faible coefficient étant placés de façon à former la surface frottante.
L'invention vise également un procédé de fabrication du corps métallique poreux qui vient d'être défini. Ce procédé consiste à placer les éléments allongés dans un roule ayant la forme des objets à obtenir, puis à les comprimer plus ou moins fortement. Cette compression pourra avoir une valeur assez élevée pour que les éléments allongés soient déformés non seulement à leurs points de contact rendus ainsi de surface plus grande, mais encore dans leur longàeur de façon à les amener à rencontrer d'autres éléments allongés que ceux qu'ils rencontraient initialement et à multiplier ainsi les points de contact. On réalise la cohésion de la ruasse par un chauffage capable d'amener le soudage des éléments allongés entre eux, puis on laisse refroidir.
Le chauffage sera, de préférence, effectué au moyen de courants à haute fréquence,
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suivant un procédé connu en lui-même pour l'agglomération des poudres métalliques.
Une variante consiste à mélanger des éléments métalliques allongés avec de la poudre d'un métal plus fusible et inoxydable destiné à réunir ces éléments entre eux et avec un liquide volatil non oxydant, de façon à former une sorte de pâte; après quoi cette pâte est placée dans le moule et y est soumise à la compression. On chauffe ensuite par les courants à haute fréquence jusqu'à la température de fusion du métal pulvérulent ou, de préférence, à une tempé- rature quelque peu supérieure mais, bien entendu, inférieure à la température de fusion du métal constituant les éléments allongés, en prévoyant dans le moule des évents pour que le liquide volatil puisse s'évaporer.
Après refroidissement, les éléments allongés sont soudés entre eux et si la poudre de métal inoxydable est en quantité assez grande pour recouvrir complètement la surface des éléments allongés, il se forme sur cette surface une couche de métal fondu. Il convient de prendre soin que la surface des éléments allongés soit suffisamment propre pour que le métal fondu y adhère étroitement. Au besoin, la poudre métallique peut être constituée en un alliage ou un métal formant facilement soudure, tel qu'une brasure, de la poudre d'étain..
On a constaté qu'il y avait avantage à utiliser, pour la constitution des moules où l'on comprime les éléments
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métalliques destinés à former la nasse poreuse, des métaux bon marché tel que l'acier; ---nais alors, pour éviter le soudage de la masse contre les parois du moule, on sortira la masse du moule avant qu'elle se soit suffisamment refroidie pour se souder au moule ou, de préférence, on chauffera hors du moule, par le courant à haute fréquence, la masse formée par sa compression dans le moule.
Dans les deux cas la pression de formate-on de la masse dans le moule donnera à cette masse une cohésion suffisante pour qu'elle puisse être extraite ou expulsée du moule et manipulée hors de ce dernier,.Le chauffage hors du moule a l'avantage de diminuer la consommation du courant et de permettre la fabrication de masses poreuses de plus grandes dimensions.
On a également constaté que l'on pouvait, quelque soit le porcessus utilisé pour la fabrication du corps métallique poreux, faciliter la soudure des élénents métalliques entre eux en faisant intervenir un flux tel par exemple que du.'borax; ce flux étant ajouté sous forme pulvérulente soit aux éléments métalliques allongés seuls,soit au mélange d'éléments métalliques allongés et de poudre métallique auxiliaire.
Qu'il s'agisse de l'opération fondamentale ou de ses variantes possibles, les éléments allongés se déforment si la compression est assez forte et, notamment, s'incurvent une ou plusieurs fois suivant leurs positions respectives et
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les points d'appui qu'ils rencontrent sur les éléments voisins, forint ainsi entre eux des cavités qui communiquent les unes avec les autres.
On obtient par le procédé qui vient d'être exposé une nasse métallique poreuse dont le degré de porosité dépend : a) du degré d'allongement des éléments allongés qui la constituent; b) de la quantité de poudre métallique inoxydable mise en oeuvre, par rapport aux dimensions des éléments allongés ; c) de la pression par unité de surface exercée sur la masse.
Cette Liasse poreuse'se prête aux différentes opérations d'usinage (tournage, rabotage, fraisage,etc...) et est susceptible d'être travaillée par pliage, formage,etc....
La masse métallique poreuse faisant l'objet de l'invention convient tout particulièrement à la constitution de pièces ou d'organes destinés à subit des frottements de glissement ou de roulement, et notamment à la constitution de coussinets, douilles, bagues de graissage, canonµetc...
Grâce à sa porosité, elle est susceptible d'être imbibée de graisse, huile ou autre lubrifiant qu'elle retient et abandonne au fur et à mesure du frittement. Des résultats particulièrement excellents sont obtenus lorsque la masse métallique poreuse est formée à partir de limailles ou tournures,
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ainsi quecela est prévu ci-dessus.
Dans les applications de ce genre, il est préférable de ne pas travailler les surfaces de la :lasse poreuse destinées àrecevoir le frottement d'un autre organe, au moyen d'outils enlevant de la matière, car l'effet de tels outils est de boucher une partie des pores de la ruasse poreuse. On rectifiera de préférence ces surfaces frottantes au moyen d'un nandrin à calibrer refoulant jusqu'à l'alignement désiré les parties des éléments allongés qui font saillie hors de cet alignement.
Ce calibrage peut entraîner un applatissement des éléments allongés en ce qui concerne leur face de contact avec le mandrin de calibrage ce qui présente 1'avantage d'augmenter la surface réelle de portée du coussinet, donc la surface soumise au frottement, sans diminuer la porosité de la nasse poreuse et sans boucher les orifices par où doit passer le lubrifiant.
Lorsqu'il s'agit de coussinets, de douilles ou d'organes analogues, la surface latérale extérieure et éven- tuelleent les surfaces d'extrémité du coussinet ou de la douille peuvent être rendues étanches au moyen d'une couche de métal déposée par voie électrolytique, ou par trenpage dans un bain de nétal fondant à basse température, ou encore par application d'une deuilles de =étal ou par forçage dans un tube.
Sur les douilles ou coussinets tels que ceux ainsi
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obtenus peut être fixé un graisseur propre à envoyer un lubrifiant dans les cellules de la nasse poreuse de ces organes, jusqu'au contact du corps frottant.
Entre autres applications de la niasse métallique poreuse visée par l'invention, peut être citée en outre la constitution de supports perméables pour éléments filtrants et de nasses ou feuilles filtrantes susceptibles de remplacer les toiles métalliques des dispositifs filtrants usuels.
Dans ce cas, le métal des éléments allongés, ou le cas échéant, du métal de soudure et de couverture, seront choisis tels qu'ils résistent à l'action chimique du liquide à filtrer.
Voici quelques exemples non limitatifs de réalisation de l'invention.
Exemple I - Pour constituer un coussinet de graissage tel que décrit précédemment, on prend 85 gr. de bouts de fil de fer de 0.2 àlm/m de diamètre et de 0,05 à 8 m/m de longueur en choississant les dimensions respectives, en diamètre et en longueur, de façon telle que ces bouts de fil de fer soient plus longs que larges, et on mélange ceux-ci intimement à 15 gr. de poudre de cuivre et à 10 gr. d'alcool.
On comprime la masse ainsi obtenue à une pression de 1000 gr/cmê dans un moule reproduisant approximativement la forme du coussinet, puis on la chauffe dans un four électrique à haute fréquence à une température de 800 à 850 C. Après refroidis-
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senent, on calibre l'intérieur du coussinet avec un mandrin de façon à refouler les bouts de fils de fer en saillie et à les aplatir sans arracher le cuivre déposé sur eux, l'on tourne l'extérieur du coussinet et l'on en dresse les abouts.
Le coussinet ainsi fabriqué est susceptible de retenir dans ses pores une provision importante d'huile ou de graisse, et l'on constate ce fait surprenant qu'il donne à l'usage des résultats aussi satisfaisants qu'un coussinet en bronze abon- damment graissé à intervalles fréquents.
Exemple II - Pour constituer un cylindre de broche de filature, on opèrera comme ci-dessus en mettant en oeuvre, en poids, 85 % de bouts de fil de fer coupé, de 32/100 m/mê de surface sur 1,5 m/m de longueur, 15 % de cuivre en poudre fine et 5 % d'alcool méthylique.
Exemple III - On mélange en poids 84 % de tournure de fonte grise, grossière et tanisée, avec 14 % de poudre de cuivre, 2 % de borax et de l'alcool méthylique en propostion suffisante pour faire une pâte naniable. On introduit cette pâte dans le moule, on comprime la nasse et, de préférence après démoulage, on soumet le tout à l'action de courants à haute fréquence pendant un temps suffisant pour que les éléments de la nasse soient soudés les uns aux autres. Il ne reste plus éventuellement qu'à amener l'objet à sa òrne définitive par un travail mécanique. ?endant le chauffage on peut faire passer à travers la nasse un gaz inerte (par exemple
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COê) ou réducteur (par exemple H), qui chasse l'alcool.
Exemple IV - On agit de mène avec un mélange de 50 %de bouts de fils de fer conformes à ceux employés dans les exemples I et II et 34 % de limaille de fonte, toutes autres choses égales d'ailleurs.
Au dessin ci-joint, donné à titre d'exemple seulement : fig.l est une vue de face à grande échelle d'un fragment de masse poreuse conforme à l'invention; fig.2 est une élévation latérale, avec arrachement partiel, d'une douille en masse poreuse conforme à l'invention, avec indication de son moule de formation ; fig.3 est une vue analogue d'une variante; fig.4 est une vue analogue d'une autre variante; fig.5 représente un palier de support d'arbre tournant muni d'une douille conforme à l'invention; fig.6 est une coupe d'un support de matière filtrante comportant application de l'invention.
Dans la forme d'exécution représentée fig,l, on voit les éléments allongés qui se trouvent sous la forme d'un aggloméré de bâtonnets métalliques dont trois d'entre eux sont représentés par le chiffre de référence 1. La pression qui a été exercée sur eux avant leur soudage réciproque les a quelque peu déformés et a augmenté les points de contact entre ces bâtonnets. Le métal auxiliaire qui soude les bâtonnets entre eux les recouvre et n'est donc pas spécialement
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visible sur le dessin. On voit en des points tels que 2 les cavités ménagées entre les bâtonnets; ces cavités communiquent entre elles.
La douille représentée en fig.2 et destinée ¯' recevoir intérieurement un axe rotatif, comporte une paroi cylindrique 3 formée d'une certaine épaisseur de ',lasse poreuse conforme à l'invention. Elle a été obtenue en plaçant dans un moule 4, contenant un piston différentiel 5,6 un mélange de bâtonnets métalliques et de poudre de cuivre et d'alcool, la partie 6 du piston ayant été, à cet effet, sortie du noule 4, puis une pression a été exercée sur le mélange en faisant rentrer le piston 5,6 dans la machine 4. Le tout a été ensuite porté dans un four à haute fréquence capable de développer dans le mélange sous pression une température suffisante pour souder entre eux les bâtonnets.
L'on a fait passer dans la masse; pendant le chauffage, un courant de gaz neutre ou réducteur en le faisant passer par la tubulure 4a, la couronne 4b, les canaux 4d, la masse poreuse 3 et les canaux d'évacuation 4d.
La douille ainsi formée a été extraite du tournée extérieurement et rectifiée intérieurement par forcement d'un mandrin calibré. Elle est ainsi prête à être imbibée d'huile ou de graisse par trempage ou pression et est alors propre à recevoir l'axe rotatif et à rester pendant un temps remarquablement long sans recevoir un nouveau graissage.
Une telle douille peut être utilisée telle quelle
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ou être emmanchée à force comme cela est indiqué à la fig.3 dans un canon de' soutien 7, d'acier par exemple, afin de former un ensemble possédant une plus grande résistance.
Elle peut aussi être enfermée, comme on le voit à la fig.4, dans une feuille de métal mince 8 qui l'enveloppe non seulement sur sa surface cylindrique extérieure mais encore à ses extrémités en 9 et 10 afin d'empêcher aux dites extrémités la sortie intempestive de l'huile ou de la graisse.
En fig. 5, on voit une douille 3 telle que celle de la fig. 2, emmanchée dans un support 11 pour former palier pour un arbre tournant 12. Un graisseur 13 communique par un canal 14 avec la douille 3 et permet de remplir d'huile ou de graisse cette dernière lorsque toute l'huile ou la graisse qu'elle contenait a été consommée.
Tous autres objets ayant une destination similaire peuvent être obtenus de la même manière; notamment des coussinets faits de deux demi-coquilles.
A la fig.6 est représenté un support 15 en masse poreuse conforme à l'invention pour toile, feutre ou autre matière filtrante 16 qui serait incapable de résister à la pression sans être soutenue. On peut en effet constituer des supports très résistants avec une masse poreuse telle que celle de l'invention, en partant de bâtonnets très résistants par eux-mêmes en les commrimant très fortement et en les soudant avec un métal ou une brasure à résistance propre
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élevée. En 17, est représenté un cadre qui maintient la feuille filtrante 16. La flèche 18 indique le sens du passade du liquide à filtrer.
REVENDICATIONS
1. Corps métallique poreux caractérisé en ce qu'il est composé d'éléments métalliques allongés ou filifornes tels par exemple que des bâtonnets accolés les uns aux autres de façon à former des cavités communiquant entre elles, ces éléments allongés étant soudés les uns aux autres par eux-mêmes ou par l'intermédiaire d'une couche d'un .létal plus facilement fusible que celui qui les constitue.