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"Coussinet "
On employait jusqu'à ce jour dans les paliers de préférence des coussinets de fer qu'on, munissait d'une garniture de cuivre rouge coulée. On connaît également des; coussinets de fer, d'acier, de cuivre jaune, de cuivre rouge et d'autres métaux et comportant une garniture de plomb durci rapportée par soudure. Les inconvénients des coussinets réalisés de cette manière sont manifestes. Ils sont extrêmement épais de parois et lourds, et à cause de leurs propriétés leur domaine d'utilisation est limité. : Leur fabrication est compliquée, difficile et coûteuse.
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cela il:faut ajouter qu'elle implique une consommation extrêmement importante de métaux dont certains sont relativement précieux. -Ou égard à ces inconvénients on a réalisé un progrès technique considérable lorsqu'on en est venu, il y a quelques années, à employer au lieu de coussinets des manchons découpés dans du tube de métal antifriction sans couture ot qu'on peut directement assujettir dans les éléments mécaniques portant le palier, par exemple par emmanchage à la presse. Il est impossible d'imaginer le développement des industries automobile et aéronautique en l'absence de ce perfectionnement.
Ce moyen était le seul qui devait permettra la réalisation de coussinets à parois minces et si peu encombrants, et de fabriquer cos coussinets en quantité nécessaire à. si bas prix qu'on a pu satisfaire aux exigences posées par l'évolution dans ce domaine en matière de progrès et de construction.
Mais les manchons ainsi faits de tubes de métal antifriction sans coupure présentent malheureusement eux aussi quelques inconvénients qui conduisent à des difficultés dans leur emploi. Ces difficultés résident les unes en ce que leur résistance mécanique laisse à désirer, les autres en ce que les coefficients de dilata- 1,on du métal' antifriction dont ils sont faits et du métal constituant la pièce mécanique servant de support ou de monture au manchon sont la plupart du temps extrê- mement différents l'un de l'autre. La pièce mécanique servant de support au manchon est dans la plupart des cas faite de fer.
Le coefficient de dilation de ce dernier- est d'environ 11 x 10-6, tandis que par exemple
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pour les bronzes à base de cuivre et d'étain il est d'environ 17 x 10-6 et pour les alliages de laiton envi- ron 19 x 10-6. Il résulte de cette diversité des coef- ficients de dilatasse' cet inconvénient que les manchons mis en place à la presse prennent facilement du jeu lorsque se produisent dos variations de température ac- compagnées de variations dans leurs dimensions. Pour éviter ce désagrément on prévoit une très forte tension initiale, c'est-à-dire que les manchons sont emmanchés sous une forte pression dans les pièces mécaniques con- sidérées.
Mais il faut alors se résigner à un autre inconvénient en ce que, par suite de cette forte pression d'emmanchage, le diamètre intérieur du manchon varie facilement, si bien qu'on est obligé de ramener le man- chon à là cote exacte par une seconde opération, le pas= sage au grattoir. Lorsqu'on emploie ces manchons à des emplacements où se produisent en service des variations de température relativement considérables, comme par exemple aux oeils des axes de piston dans les moteurs d'automobile, il se produit facilement encore d'autres difficultés. En effet, si l'on choisit un jeu suffisamment fort il peut s'ensuivre un cognement du moteur.
Si par contre on le choisit si faible qu'il n'y ait pas ris- que de cognement, on court le risque que par suite des variations de température les oeils des axes de piston se coincent sur ces axes et se- grippent. Ce danger croît à mesure que la puissance du moteur s'élève et que par suite le jeu admissible est d'autant moindre.
Cela dit, la présente invention constitue un nouveau pas important dans la voie où la construction des
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coussinets s'est engagée, par l'emploi de manchons sec- tionnés dans du tube sans couture de métal antifriction.
Elle a pour objet. de même, un manchon sectionné dans un tube sans couture et son originalité réside en ce que le manchon est taillé dans un tube venu d'étirage sans coutu- re à partir d'une ébauche tubulaire plaquée de métal antifriction. Pour la. fabrication de manchons suivant ]'invention on peut employer un tube sans coutura com- prenant deux ou plusieurs métaux' et constitué par .un sup- port ou noyau tubulaire de fer ou d'acier et d'un revê- tement qui en occupe toute la surface à l'intérieur ou des deux cotes et formant corps avec le fer par un effet de soudage autogène. Comme revêtement a,ntifriction on emploiera utilement un métal antifriction dont le point de fusion est supérieur à 500 C.
A cause de la résistance mécanique relativement grande du fer un manchon réalisé suivant 1'invention résiste aux efforts de compression beaucoup mieux que les manchons connus, de sorte qu'on peut supprimer complète- ment ou partiellement le coûteux travail complémentaire au grattoir nécessaire sans cela à la suite de l'emman- chage a la presse.
Il on résulte non seulement une écono- mie considérable de travail mais aussi la possibilité de réaliser une plis grande précision. A cause de la liaison de soudage intime qui existe entre la partie de fer et la partie de métal antifriction, le coefficient de dilation do l'ensemble du manchon prend une valeur déterminée par le rapport entre ces éléments et par con- séquent correspondant sensiblement à colui du fer. Il s'ensuit que le manchon possède pratiquement le marne
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coefficient de dilation que la pièce mécanique dont il doit être rendu solidaire. Dans le cas d'un manchon suivant l'invention.monté dans le bâti de fer d'une machine, il ne risque donc pas de se produire un jeu en cas de variations de température.
Une autre propriété de ces manchons, et on peut la considérer comme un avantage essentiel, est qu'ils no se coincent pas ot ne grippent pas sur l'arbre, même en,cas d'un échauffement considérable.
Suivant les besoins on peut munir le manchon d'un revêtement simplement intérieur ou bilatéral. Suivant les conditions de fatigue, dans ce dernier cas, le revêtement intérieur peut être plus épais ou plus mince que lerevêtement extérieur. Ces revêtements peuvent également être constitués par des alliages différents, par exemple à l'intérieur par du bronze à l'étain supériour par ses propriétés au glissement et à. l'extérieur, afin d'abaisser le prix de revient et de diminuer la consommation en métaux de valeur., simplement de laiton sous une épaisseur relativement faible. Dans le car. de cette réalisation l'enrobage de laiton sert simplement de protection contre la corrosion.
Dans un tel manchon l'épaisseur du revêtement intérieur peut utilement constituer 10 à. 30 % de l'épaisseur totale, tandis qu'une couche de 2 à, 10 % d'épaisseur suffit pour le revêtement extérieur.
D'ailleurs, la fabrication des manchons connus uniquement faits de métal antifriction présente souvent des difficultés, car il est difficile sinon .impossible de transformer les métaux antifriction en tubes sans
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coutures. Il est d'autant plus d.tffi0i.18; en général, de trV.i 71¯s, le3 métaux par déformation que leurs prorr;¯i1'F?: '1 E118R8TTIAnt sont 1'181 1l,8ures, si 'bien que par r les <11' i "r::;pp de cuivre renfermant plus de 8 % o.'{>t2in ne Tieuvent fle!J1;:1(ÎY8r qu'à J '0t8,t fondu. De :"01"E'; r:,,,'Xt:r0C< 011ERp' n0 .:?'11J"iTAnt; +.r8 tY'p,v8iJ18:l Cl.'J'é'.1) p #';in- -:'r,st:i.r1:i ':111:< travail r!'ét.j.ra3a f'!'0:i.d intorrcnt7 l'S!' den r"1C1.1;.tA f'T'8'l'1<mtp.
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LI''- qualité il '1me soudure autogène devient éI'1.1t,:,Y]t n8illp11rA r;,118 1.1'1 'h.AlitlgT¯'1.-Ht,rn 1:::.'<310Il"A. Il est (!nl1"l1 =-P-r ?+Tù;-1-R que la J Üli80n entrn fer et cuivre devient le pius intime lorsque le cuivre, lors du soi:4jJe 0utoë"'n"', A pt; (l1A,uffé fort f:),J-d8AAUS de son point do fusion. ji,i cOT1.trdr8, lorsqu'il s'agit de souder à l'aut.n':::0,'8 des bronzes à ]16t'3in et :=<1) Jaiton, il faut elliployer dos t.ouD0r,'1.tvrA8 voisirco du point dA fusion des al',; '-'.:':"'1"1 rnnsÜ](,r0P,. C' es<t pirsi par exemple que lorsqu'on :J,Gir8 rapporter par f'\O'.1r1PE8 autogène un alliage compose de gel- % de cuivre et de 8 % d'étain' il ne faut pas dépasser la. température de eonlôe de cet. ,alliage.
Il en
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est de même pour la fabrication de coussinets régulés au moyen d'alliages à base de laiton, c'est-à-dire contenant par exemple 72 % de cuivre a.vec appoints d'aluminium et de silicium. S'il y a. lieu d'éviter de dépasser la température de coulée et de chauffer plus longtemps qu'il n'est nécessaire pour atteindre la température (le coulée c'est en particulier parce que l'absorption de fer par le métal de revêtement augmente rapidement lorsqu'on dopasse la température et la durée. C'est ainsi par exemple qu'un régulage au cuivre ayant été exécuté en observant une température de coulée correcte, la teneur, en for de la garniture a été de 0, 3 %.
Ayant prolongé de 2 minutes la durée de chauffage, la teneur en fer a atteint 0,57 %, et, lorsqu'on continue à augmenter la durée du chauffage par paliers de 2 minutes, on consta.te que la teneur en fer prend elle.aussi des valeurs croissantes, savoir, 0,81, 0,92, 1,08, 1,17 et 1,40 %. Si l'on s'en tient à ces températures lors de la production des tubes plaqués, il est possiblo d'obtenir dos revêtements d'une compacité satisfaisant aux conditions-de charge les plus rigoureuses.
C'est principalemont dans la construction des moteurs d'-aviation que le rendement des paliers est soumis à de dures épreuves, pour une telle destination il faut que la composition des alliages soit scrupuleusement respectée. Souvent il n'est pas possible d'éviter que lorsqu'on coule l'alliage il y ait absorption par celui-ci de fer enlevé par dissolution à l'enveloppe, et par conséquent modification de la composition de l'alliage.
Afin d'éviter cet inconvénient il est avantageux d'opérer
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en coulant dans l'intérieur de l'ébauche de tube de fer un bouchon de cuivre ou d'alliage approprié et ensuite seulement, dans une cavité alésée dans ce noya.u de cuivre, rapportant par soudure autogène une couche d'alliage antifriction, dont le point de fusion est moins élévé que celui du premier revêtement. Il peut y avoir intérêt à choisir la composition de l'alliage antifriction de manière que la dissolution partielle de la première couche mise en place qui se produit lorsqu'on la met ellemême en place lui confère la composition correcte.
Un procéd.é convenable pour la production d'un manchon suivant l'invention va être décrit à titre d'exem- ple dans ce qui Suit ;
Dans un bloc de fer de 1, 5 m. de longueur, do Ion mm de diamètre et de 50 mm, d'alésage on coule de la manière habituelle un bouchon de cuivre, le bloc servant alors lui-même de coquille. On chauffe ensuite ce bloc dans un four à recuire jusqu'à ce que le cuivre qui en remplit l'âme ait atteint la température de soudure autogène, qvi est d'environ 1140 à 1180 C.
On laisse ensuite le bloe refroidir lentement on l'achemi- nant peu 8 peu de zones rolativement chaudes dans des 7cnes relativement froides afin d'éviter qu'il se forme des fissures. On s'y prend pour cela par exemple en le faisant longitudinalement sortir peu à peu du four de soudoie par une ouverture pratiquée dans le plancher de ce dernier, les parties parvenues à 1'extétieur du fonr étatn alors utilement soumises à un refroidissement artificiel complémentaire, par exemple par aspersion au moyen d'eau.
Lorsque le bouchon de cuivre est solidifié
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on alèse le noyau de cuivre à un diamètre par exemple de 40 mm. et l'on répète avec l'alliage antifriction l'opé- ration de soudage autogène précédemment décrite. Lorsque le bloc fait corps avec son bouchon d'alliage antifric- tion on peut le transformer en tube sans couture par des procédés connus, par exemple par matriçage à chaud et étirage à froid, et débiter ce tube en manchons'de la longueur voulue.
Une.fabrication particulièrement importante est celle de manchons de fer ou d'acier intérieurement revêtus de bronze à l'étain renfermant 6 à 10 % de ce constituant. A cause de leurs hautes qualités de glisse- ment de tels manchons sont particulièrement utiles notam- ment dans l'industrie des moteurs d'aviation et d'automp- bile. Des détails ont déjà été donnés dans ce qui précède à propos de la difficulté qu'il y a à les travailler mécaniquement.
Lorsqu'il s'agit de la fabrication de tels manchons pourvus d'une garniture de bronze à l'étain; on produit d'abord le revêtement de bronze ainsi qu'il a été décrit dans ce qui précède. A ce propos, il y a intérêt à conduire le chauffage de façon telle que le bronze ne dissolve rien, ou aussi pou que possible, du revêtement de cuivre précédemment mis en place et que, s'il y a évidemment fusion du bronze, l'anneau de cuivre demeure par contre aussi intact que possible. On évite ainsi dans une large mesure que le fer se diffuse dans le bron- ze.
Mais on peut également opérer, au cas où le revête- ment doit avoir par exemple une teneur en étain de 8 %, en employant pour la coulée d.e bronze un bronze à 1.'étain
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renfermant environ 10 % de ce métal et conduisant le chauffage do façon telle que le cuivre soit lui aussi amené àd fondre en totalité ou en partie. En se dissolvant dans le bronze le cuivre, lorsqu'on opère ainsi, en abaisse de lui-même à. environ 8 % la teneur en éta.in, Cependant, le risque subsiste alors d'une diffusion de fer dans la couche de bronze.
Lorsque le bloc se trouve muni de son bouchon de bronze à 1'étain on le fractionne en tronçons -par exemple de 180 mm. de longueur qu'on travaille ensuite à la presse à tréfiler. Pour qu'on puisse le travailler sans une trop forte élévation de la pression de tréfilage il faut alors pour le fer uno température relativement élevée et pour le bronze à l'étain au contraire, si l'on tient à éviter dos défauts dans le placage, une température relativement peu élevée. Des températures satisfaisant à ces deux conditions sont comprises, cornue l'expérience l'a montré et suivant la teneur en étain, entre 550 et 750 C.
Pour une teneur en étain de 8 % on a déterminé par exemple comme températures optima. celles qui sont comprises entre 690 ot 720 C.
Pour permettre l'utilisation d'une température ausi peu élevée pour le travail du fer on choisira utilement un fer d.ont la teneur en carbone soit par exemple inférieure à à 0,2 % et contenant relativement peu d'impuretés, par exemple moins de 0,025 % de P, de 0,035 % d'S, de 0,38 % d'@n et de 0,18 % d'Si. Un tel fer possède une ténacité inférieure à 42 kg/mm2 et un allongement supérieur à 20 %.
Il y a également intérêt à ce que le bronze à
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l'étain ait une teneur en phosphore s'élevant 'jusqu'à 0,4 %, avantageusement comprise entre 0,18 et 0,25 %.
Une adjonction de phosphore jusqu'à concurrence de cette dose facilite l'union autogène du bronze à l'étain. avec le fer lorsque la coulée du bronze à l'étain a lieu sans interposition d'une couche de cuivre.
Les tronçons découpés dans l'ébauche sont ensuite amenés- à la presse et-tout en s'en tenant aux températures susindiquées par exemple aux cotes de 30 x 45 puis, par étirage à froid convenablement entrecoupe de recuita, aux cotes de tube désirées, par exemple de 20 x 24 ou de 10 x 13e et dans ces tubes définitifs on découpe les tronçons nécessaires pour les manchons.
Les manchons fabriques par le procédé décrit dans ce qui précède conviennent do préférence pour les oeils d'axe de piston dans les moteurs et pour ceux des axes de ressorts de suspension dans les automobiles.