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"Corps métallique poreux, son procédé de
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faoricction et ses applÍcÜiol1S"
On a déjà eu l'idée de faire des agglomérés au moyen de poudres métalliques par ex mple en plaçant celles-ci dans des moules, en les y comprimant et en donnant de la cohécion àla masse en faisant agir sur elle des courants à haute ou même très haute fréquence. Mais des agglomérés obte- nus de cette façon ne possèdent qu'une porosité trèsréduite en raison de la finesse des poudres utilisées.
Si l'on veut se servir de tels agglomérés ou appliquer un tel procédé à la fabrication de coussinets à réserve de lubrifiant ou autres objets poreux, on se heurte à la difficulté de leur faire @
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absorber une quantité pratiquement suffisante de lubrifiant et aussi de leur faire restituer convenablement ce lubrifiant au fur et à mesure du fonctionnement du coussinet. D'autre part, la formation de coussinets sous cette forme n'est pas bien intéressante, car le poids de nétal misen oeuvre est relativement élevé par rapport au volume de l'objet et la matière première n'est pas utilisée sous une forme économique, d'où 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 étal ne puissent se détacher et donner lieu à des avaries dans les machines qui possèdent de tels coussinets.
De telles nasses se prêtent nal, d'autre part, à la constitution de filtres ou de supports de filtres et cela précisément en raison de leur manque de porosité.
Dans son brevet français M 801.270, du 11 Janvier 1936, la Société demanderesse a décrit un corps métallique de grande porosité constitué, non pas par des 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.
Dans ce brevet a été également décrit un procédé de fabrication du corps métallique poreux en question, consistant notamment à mélanger aux éléments métalliques allongés ou filiformeune
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poudre d'un métal auxiliaire plus fusible que le métal desdits éléments et un liquide volatil d'agglomération, par exemple de l'alcool, puis à placer la masse ainsi constituée dans un moule ayant la forme des objets à obtenir, à la soumettre à une compression plus ou moins forte, et à la chauffer, par exemple au moyen de courants à haute fréquence, à une température suffisamment élevée pour fondre la poudre métallique auxiliaire mais trop basse pour fondre le métal des éléments allongés.
Or, la Société demanderesse a trouvé, conformément à la présente invention, que l'on pouvait également obtenir un corps Métallique très poreux, susceptible, en particulier, de recevoir facilement et de, retenir une quantité élevée de lubrifiant, et de livrer celui-ci au fur et à mesure des besoins, en appliquant le procédé rappelé ci-dessus à des éléments métalliques de forme granulaire régulière ou irrégulière, par exemple à des éléments sphétiques ou approximativement sphériques, lenticulaires, ellipsoïdaux ou autres présentant ou non des aspérités ou saillies, ces éléments ayant des dimensions telles que mis en vrac et comprimés les uns contre les autres ils laissent subsister entre eux des vides dont la dimension est assez grande pour que le lubrifiant ou autre liquide que l'on veut faire absorber par la masse poreuse,
constituée au moyen de ces éléments, ou que lion veut lui faire traverser, puisse y pénétrer en quantité suffisante pour les applications envisagées et en sortir dans les conditions
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de la pratique.
Les éléments métalliques utilisés pour la réalisation de l'invention peuvent être obtenus de façon quelconque appropriée, notamment par broyage du métal dont ces éléments doivent 8tre formés. La fonte de fer se pr8te particulièrement bien à une telle fabrication en raison de sa fragilité relative qui en rend le broyage aisé et aussi de son bas coefficient de frottement vis-à-vis des aciers dont sont constitués ordinairement les parties tournantes ou glissantes des mécanismes ou machines. Si le broyage du métal donne lieu à une proportion de poudre fine telle que l'on puisse craindre une diminution trop considérable de la porosité, il y aura lieu de tamiser le produit du broyage pour éliminer tout ou partie de cette poudre fine.
Il a été également trouvé, conformément à l'invention, que l'on pouvait constituer de tels agglomérés poreux en mélangeant ensemble des éléments métalliques de formes différentes (éléments allongés et éléments granulaires) et que l'on pouvait aussi utiliser des métaux différents pour les éléments constituant les agglomérés.
Des mélanges d'élé- ments d'acier doux et d'éléments de fonte de fer conviennent parfaitement. On peut aussi utiliser des éléments de métaux différents sous forme de couches superposées au lieu de mélanges, par exemple en constituant en métal à coefficient de frottement plus faible la portion de l'objet qui doit former sur-
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face frottante et en constituant en métal plus résistant la partie de l'objet qui ne risque pas de former surface frot- tante.
La poudre métallique auxiliaire peut être consti- tuée par un métal ou un alliage formant facilement soudure.
La soudure des éléments métalliques de base peut d'ailleurs être encore facilitée par l'intervention d'un flux tel, par exemple, que du borax, incorporé au mélange de ces éléments et de la poudre métallique auxiliaire.
La quantité de poudre métallique auxiliaire, dont la proportion par rapport aux éléments métalliques de base doit évider.ment être telle qu'elle ne remplisse pas ni n'obture les vides et canaux existant entre ces éléments, peut être prévue assez grande pour que, après fusion du métal qui la constitue, elle recouvre entièrement les éléments métal liques granulaires, ce métal étant de préférence choisi inoxydable dans les conditions d'emploi des objets fabriqués à partir du corps métallique poreux obtenu.
On fera éventuellement passer à travers la masse, pendant l'opération de chauffage par les courants à haute fréquence, un gaz inerte ou réducteur pour chasser le liquide de formation de la pâte ou les vapeurs de ce liquide.
Afin de pouvoir utiliser des moules faits en un métal qui aurait, à côté de ses avantages de bon :marché, l'in- convénient de se souder à l'objet à la température de chauffage @
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de l'opération, et aussi pour libérer plus rapidement les moules pour une nouvelle opération, il y aura avantage à sortir la masse métallique du moule après compression mais avant chauffage et à la porter, ainsi formée, dans un four à haute fréquence où elle sera soumise au chauffage dans les conditions de température rappelées ci-dessus. Ou bien encore on pourra découler aussitôt l'opération de chauffage terminée et à laisser la nasse poreuse refroidir à l'extérieur du moule.
Dans les deux cas la compression nécessaire pour la formation de la Basse poreuse est suffisante pour lui permettre de conserver sa forme lors de l'extraction ou de l'expulsion hors du moule et apr3s sa sortie de ce dernier. Le chauffage hors du moule a l'avantage de diminuer la consommation de courant et de permettre la fabrication de nasses poreuses de plus grandes dimensions.
On obtient par le procédé exposé ci-dessus une masse métallique poreuse dont le degré de porosité dépend : a) des dimensions des éléments métalliques granulaires qui la constituent; b) de la quantité de poudre auxiliaire mise en oeuvre par rapport à la quantité et aux dimensions des éléments métalliques granulaires ; c) de la pression par unité de surface exercée sur la masse, cette pression devant être d'autant plus élevée que la résistance mécanique recherchée est plus grande et que le
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degré de porosité désiré est plus faible.
Cette masse poreuse se prête aux différentes opérations d'usinage, par exemple tournage, rabotage, fraisage, moulage, soudure.
La masse métallique poreuse faisant l'objet de l'invention convient tout particulièrement à la constitution de pièces ou d'organes destinés à subir des frottements de glissement ou de roulement, et notamment à la constitution de coussinets, douilles, bagues et canons de graissage,etc...
Grâce à sa porosité, elle est susceptible d'8tre imbibée de graisse, huile ou autre lubrifiant qu'elle retient et abandonne au fur et à mesure du frottement.
Lorsqu'il s'agit de coussinets, de douilles ou d'organes analogues, la surface latérale extérieure et éventuel- lement 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 trempage dans un bain de métal fondant à basse température, ou encore par application d'une feuille de métal ou par forçage dans un tube. Dans ce dernier cas la feuille ou le tube pourront être choisis en un ::étal susceptible de se souder à la masse poreuse par l'effet du chauffage par le courant à haute fréquence. On peut aussi combiner la douille de masse poreuse avec une nasse de métal ou de matière plastique telle par exemple qu'une résine synthétique.
Il se forme une liaison très étroite entre la
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masse métallique poreuse et la masse qui l'enveloppe par suite de la pénétration partielle de cette dernière dans les pores de la masse métallique, en moulant le métal ou la matière plastique autour de la douille. On obtient ainsi une pièce métallique ou de matière plastique présentant toute forme désirée et dans laquelle se trouve incorporée la douille de matière poreuse.
Sur les douilles ou coussinets tels que ceux ainsi obtenus peut être fixe 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 masse métallique poreuse visée par l'invention, peut être citée en outre la constitution de supports perméables pour éléments filtrants et de masses ou feuilles filtrantes susceptibles de remplacer les toiles métalliques des dispositifs filtrants usuels. Dans ce cas, le métal servant à la soudure et au recouvrement des éléments métalliques granulaires sera choisi tel qu'il résiste à l'action chimique du liquide à filtrer.
Voici un exemple non limitatif de réalisation de l'invention :
Exemple I -
On mélange : Fonte broyée et tamisée........... 84 % en poids, cuivre............................ 14 % "
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borax.................. 2 % en poids alcool méthylique...... quantité suffisante pour faire une pâte naniable.
On introduit cette masse dans le moule et on la comprime, puis on fait agir des courants à haute fréquence quidéveloppent une chaleur telle que le cuivre fonde ; enfin on laisse refroidir l'agglonéré ainsi formé. Pendant le chauffage, on peut faire passer à travers la masse un gaz inerte neutre, (par exemple COê), ou réducteur,(par exemple H) qui chasse l'alcool.
Le chauffage de la r.asse comprimée se fera, do préférence, après son démoulage.
Au dessin ci-joint, donné à titre d'exemple seulement : Fig.l 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.2 est une vue analogue d'une variante ; Fig.3 est une vue analogue d'une autre variante ;
Fig. 4 représente un palier de support d'arbre tournant muni d'une douille conforme à l'invention;
Fig. 5 est une coupe d'un support de matière filtrante comportant application de l'invention.
La douille représentée en fig.1 et destinée à recevoir intérieurement un axe rotatif, comporte une paroi
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cylindrique 3 formée d'une certaine épaisseur de masse poreuse conforme à l'invention. Elle est obtenue en plaçant dans un roule 4 contenant un piston différentiel 5, 6 un nélange d'élé- ments métalliques granulaires et de poudre de cuivre et d'alcool, la partie 6 du piston ayant été, à cet effet, sortie du moule 4; puis une pression est exercée sur le mélange en faisant rentrer le piston 5,6 dans le -ioule 4. Le tout peut être ensuite porté dans un four à haute fréquence capable de développer dans le mélange sous pression une température suffisante pour souder entre eux les éléments métalliques.
L'on peut faire 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 niasse poreuse 5 et les canaux d'évacuation 4d. La douille ainsi formée est extraite du noule, tournée extérieurement et rectifiée intérieurement par forcement d'un mandrin calibré. Elle est ainsi prête à être inhibée 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.
Hais, de préférence ainsi qu'il a été dit plus haut, on aura intérêt à démouler d'abord la :lasse comprimée, puis à la porter dans un four à haute fréquence pour la chauffer et en souder les éléments entre eux; un courant gazeux pouvant dans ce cas aussi être envoyé à travers la nasse pendant
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ce chauffage.
Une telle douille 3 peut être utilisée telle quelle.- , ou être emmanchée à force, comme cela est indiqué à la fig.2, dans un canon de soutien 7, en 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.3, dans une feuille de métal mince 8 qui l'enveloppe soit seulement sur sa surface cylindrique extérieure, soit aussi à ses extrémités en 9 et 10, afin d'empêcher auxdites extrémités la sortie intempestive de l'huile ou de la graisse. Dans les deux cas envisagés ci-dessus l'introduction dans le tube ou l'apposition de la feuille métallique peuvent avoir lieu avant chauffage de façon à souder le tout ensemble.
En fig. 4, 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.5 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
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pression sans être soutenue. On peut en effet constituer des supports très résistants avec une nasse poreuse telle que celle de l'invention, en partant d'éléments granulaires très résistants par eux-mêmes en les comprimant très fortement et en les soudant avec un !.létal ou une brasure -'- résistance propre élevée. En 17, est représenté un cadre qui maintient la feuille filtrante 16. La flèche 18 indique le sens du passage du liquide à filtrer.
REVENDICATIONS
1. Corps métallique poreux, caractérisé en ce qu'il est composé d'éléments métalliques granulaires, par exemple d'éléments sphériques ou approximativement sphériques, réguliers ou irréguliers, munis ou non de saillies, accolés les uns aux autres de façon à former des cavités communiquant entre elles, ces éléments étant soudés les uns aux autres par l'interné- diaire dtune couche d'un métal plus facilement fusible que celui qui les constitue.