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Procédé et dispositif pour la fabrication de coussinets compound, particulièrement à carcasse en acier trempé garnie de bronze au plomb.
La fabrication et l'emploi des coussinets compound constitués par une carcasse un acier garnie d'un métal antifriction convenable, particulièrement de bronze au plomb, sont connus.
Pour obtenir une liaison irréprochable et pour éviter des inégalités de trempe dans la carcasse en acier lors du refroidissement de la coquille garnie, on choisit dans ce procédé un acier d'une teneur en C aussi faible que possible. Généralement on emploie pour des coussinets de haute qualité un acier à tout au plus 0,20%.
Pour des carcasses en acier des coussinets compound ainsi obtenus on trouve, après le finissage, généralement des duretés Brinell de 120 à 170 kg/mm2.
Depuis quelque temps l'industrie des moteurs demande des coussinets compound dans lesquels la carcasse en acier présente une couche de trempe très forte, d'une dureté Rockwell c supérieure à 50, si possible supérieure à 60, pour pouvoir utiliser les carcasses en acier elles-mêmes simultanément comme portées travaillant au glissement. Pour les très petits efforts il suffit dans ce cas de soumettre des carcasses en acier d'une teneur en C relativement élevée, ou des carcasses en acier qui ont subi une carburation, aU cours du processus de fabrication à une trempe, particulièrement par la réfrigération à l'air ou à l'eau nécessaire au refroidissement de la pièce de coulée compound.
Cependant, la trempe ou la dureté ainsi obtenue est inégale ou non uniforme, par suite des difficultés rencontrées dans le refroidissement, et le degré de dureté n'est pas suffisant pour les efforts relativement élevés. Avec des refroidissements brusques aussi violents de la pièce de coulée compound le métal de garniture devient en outre défectueux et présente une texture insatisfaisante, et l'usinage de la carcasse en acier offre des difficultés considérables. Ces défauts peuvent être supprimés par la méthode de travail décrit ci-après.
Suivant la présent procédé on emploie pour la fabrication des coussinets compound une carcasse en acier, carburée par cémentation aux endroits destinés à servir dans la suite de surfaces de glissement, et, après l'avoir garnie du matériau de compoundage par immersion, puisage ou coulée, on exécute le refroidissement en procédant de la même manière, mais aussi doucement que possible, que dans la fabrication normale des coussinets, @
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de sorte que l'acier trempé par cémentation ne,prend la trempe qu'à peine ou seulement dans une faible mesure, insuffisante dans le but envisagé.
Des essais ontmontré que le refroidisse- ment est conduit le plus utilement de manière à obtenir une dureté de tout au plus 20, si possible même inférieure à 12 Rockwell C, la texture présentant dans ce cas la formation la plus favorable. Les coussinets ainsi obtenus présentent à l'usinage encore une bonne aptitude à se laisser usiner et ne donnent lieu à aucune difficulté essentielle. La trempe propre- ment dite de la carcasse en acier est donnée, au moyen d'un dis- positif particulier, seulement après l'usinage, ou après l'usina- ge partiel, du coussinet.
Les coussinets garnis de métal, particulièrement de bronze au plomb ou d'autres alliages métalliques de garniture, dont le point de fusion total, ou pour l'un descomposants, est situé au-dessous de la température de trempe de l'acier, ne peuvent par conséquent pas être trempés de la manière usuelle par un réchauffement à la température de trempe et un refroi- dissement brusque subséquent a l'eau, parce qu'autrement le métal de garniture, ou le composant à bas point de fusion du métal de garniture, fondrait prématurément, de sorte que la tex- ture du métal de garniture serait détruite.
Dans le procède sui- vant la présente invention, on écarte cet inconvénient en chauf- fant le coussinet, constitué par une seule pièce annulaire ou par un demi-coussinet dans un dispositif spécial, pendant peu de temps, seulement du côté non garni et préalablement carburé, de manière à n'agir que dans la zone superficielle, et en le refroidissant directement ensuite brusquement, avant que la garniture métallique n'ait subi une augmentation de temoéra- ture substantielle.
A cet effet le coussinet compound, constitué par une seule pièce annulaire ou par un demi-coussinet est fixé dans le dispositif, décrit plus loin, de manière' se trou- ver au moins à moitié, si possible aux 2/3 ou plus, sous un liquide réfrigérant convenable, et- lorsqu'il s'agit d'une car- casse en acier intérieurement garnie-à être monté sur un mandrin réfrigéré à l'eau. Au lieu du mandrin réfrigéré à l'eau on peut se servir également d'un dispositif support fixant le coussinet en quelques points et réfrigérant la surface intérieure décou- verte, pendant tout le processus, de l'intérieur, par projection d'eau ou d'un autre agent réfrigérant.
Le mandrin réfrigéré à l'eau, ou l'autre dispositif de fixation, proposé suivant la présente invention permet de faire tourner le coussinet compound autour de son axe longitudinal. Le chauffage à la température de trempe est effectué à la surface à tremper, chaque fois peu au-dessus de l'endroit d'immersion dans l'eau, à l'aide d'un brûleur convenable à action très intense, le mieux au moyen d'un chalumeau à souder, s'étendant sur tout la largeur de la zone à tremper, et ceci de manière que, après un court chauffage de la surface, l'endroit chauffé soit immergé dans l'eau et brusquement refroidi par la rotation du mandrin réfrigérant avec le coussinet, avant que la chaleur de réchauffage n'ait atteint (à un degré nuisible), à travers la carcasse en acier,
l'endroit où cette dernière se joint à la garniture. La réfrigération de la couche de garniture par le mandrin refrigé à l'eau, ou par projection directe du liquide réfrigérant contre la surface intérieure, contribue à maintenir la couche de garniture à une température relativement basse pendant ce processus. Par le chauffage exécuté directement au-dessus du niveau du liquide réfrigérant on évite que les zones déjà trempées par ce procédé de rotation continue ne s'adoucissent de nouveau, - puisqu'elles se trouvent au-dessous du niveau liquide.
Dans le cas de coussi-
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nets constitués d'une seule pièce annulaire on procède, à l'endroit où se rencontrent, dans le procédé continu, le commencement et la fin de la trempe par refroidissement brusque, à une immersion du coussinet dans le liquide réfrigérant à une profondeur telle qu'il ne reste qu'une bande étroite exposée au chauffage au-dessus du niveau du' liquide réfrigérant, et on soumet la partie de la bande d'acier émergeant du.liquide réfrigérant, située du côtéqui ne doit pas subir de refroidissement brusque, à une réfrigération au moyen d'une crépine additionnelle, dirigée dans un sens opposé au sens de la rotation et agissant le mieux dans un sens tangentiel, en évitant ainsi un adoucissement de la zone déjà trempée.
Par un réglage convenable du brûleur et de la vitesse de rotation du coussinet à tremper, constitué par une seule pièce annulaire ou par un demi-coussinet , il est ainsi possible de tremper la surface en acier ou coussinet d'une manière continue.
Le présent procédé est applicable par analogie aux coussinets garnis du côté extérieur et destinés à être trempés à la surface intérieure, le dispositif d,e fixation réfrigéré à l'eau étant prévu dans.ce cas d'une manière convenable du côté extérieur et le dispositif de chauffage du côté intérieur du coussinet.
Sur les figures la et lb du dessin, annexé A désigne un récipient contenant un liquide réfrigérant B; C, le mandrin de fixation ou de serrage réfrigéré à l'eau et monté en J; D, les mâchoires de serrage ou de fixation; E, l'entrée, respectivement la sortie, de l'eau de réfrigération dans le mandrin de serrage et hors de celui-ci; F, le demi-coussinet , avec garniture intérieure; G, le brûleur à gaz ou le chalumeaux souder ; H, la manivelle ou la commande mécanique.
La figure 2 représente schématiquement un mandrin de fixation à trois ou à plusieurs pointes à guidage élastique.
Dans cette figure A désigne le coussinet constitué d'une seule pièce annulaire avec garniture intérieure; B, un arbre rotatif à double paroi; conduisant l'eau de réfrigération qui alimente les trois ou plusieurs crépines E ; C, les pointes de fixation qui pressent sous l'influence de ressorts D contre la surface intérieure du coussinet en retenant ainsi ce dernier en position; G, le brûleur et F une crépine additionnelle à liquide réfrigérant, qui entrave la propagation de la zone de chauffage du côté qui ne doit pas subir de refroidissement brusque.
Ce jet réfrigérant est dirigé utilement tangentiellement par rapport au sens de rotation, pour ne pas influencer la zone de chauffage. La crépine additionnelle, destinée à diminuer la zone de chauffage, peut être prévue, en cas de besoin, aussi dans le dispositif suivant la figure 1. Cet appareil est alors convenablement monté dans le récipient réfrigérant suivant les figures la et lb.
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Process and device for the manufacture of compound bearings, particularly with a hardened steel carcass lined with lead bronze.
The manufacture and use of compound bearings consisting of a steel carcass lined with a suitable anti-friction metal, particularly lead bronze, are known.
In order to obtain an irreproachable bond and to avoid unevenness in the quenching in the steel carcass during the cooling of the packed shell, a steel with as low a C content as possible is chosen in this process. Usually, no more than 0.20% steel is used for high quality bearings.
For steel carcasses of the compound bearings thus obtained, one generally finds, after finishing, Brinell hardnesses of 120 to 170 kg / mm 2.
For some time now, the engine industry has been asking for compound bearings in which the steel frame has a very strong quenching layer, with a Rockwell c hardness greater than 50, if possible greater than 60, in order to be able to use the steel frames they contain. -same simultaneously as staves working on sliding. For very small forces it suffices in this case to subject steel carcasses with a relatively high C content, or steel carcasses which have undergone carburizing, during the manufacturing process to quenching, particularly by refrigeration. with air or water required for cooling the compound casting part.
However, the quenching or hardness thus obtained is uneven or non-uniform, due to the difficulties encountered in cooling, and the degree of hardness is not sufficient for the relatively high forces. With such violent sudden cooling of the compound casting part, the packing metal furthermore becomes defective and exhibits an unsatisfactory texture, and the machining of the steel carcass presents considerable difficulties. These defects can be removed by the working method described below.
According to the present process, a steel frame is used for the manufacture of the compound bearings, carburized by case-hardening at the places intended to serve in the following as sliding surfaces, and, after having filled it with the compounding material by immersion, drawing or casting. , the cooling is carried out in the same way, but as gently as possible, as in the normal manufacture of the bearings, @
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so that the hardened steel by case hardening takes hardly or only to a small extent, insufficient for the intended purpose.
Tests have shown that the cooling is most usefully carried out so as to obtain a hardness of at most 20, if possible even less than 12 Rockwell C, the texture in this case exhibiting the most favorable formation. The bearings thus obtained still have good machining ability to be machined and do not give rise to any essential difficulty. The actual hardening of the steel carcass is given, by means of a special device, only after machining, or after partial machining, of the bearing.
Bushings filled with metal, particularly lead bronze or other metal lining alloys, the total melting point of which, or one of the components, is below the quenching temperature of the steel, do not can therefore not be quenched in the usual manner by heating to the quench temperature and subsequent abrupt cooling with water, because otherwise the packing metal, or the low melting point component of the metal. packing, would melt prematurely, so that the texture of the packing metal would be destroyed.
In the process according to the present invention, this drawback is avoided by heating the pad, consisting of a single annular part or of a half-pad in a special device, for a short time, only on the non-lined side and beforehand. carburized, so as to act only in the superficial zone, and by cooling it directly thereafter abruptly, before the metallic lining has undergone a substantial increase in temperature.
For this purpose, the compound bushing, consisting of a single annular part or of a half-bushing is fixed in the device, described below, so as to be at least halfway, if possible 2/3 or more, under a suitable coolant, and - in the case of an internally packed steel casing - to be mounted on a water cooled chuck. Instead of the water-cooled mandrel, it is also possible to use a support device fixing the pad at a few points and cooling the inner surface uncovered, during the whole process, from the inside, by spraying water or another refrigerant.
The water-cooled mandrel, or the other fixing device, proposed according to the present invention makes it possible to rotate the compound bushing around its longitudinal axis. Heating to the quenching temperature is carried out at the surface to be quenched, each time slightly above the place of immersion in water, using a suitable burner with very intense action, best at by means of a welding torch, extending over the entire width of the area to be quenched, and this so that, after a short heating of the surface, the heated area is immersed in water and suddenly cooled by the rotation of the cooling mandrel with the bearing, before the reheating heat has reached (to a detrimental degree), through the steel frame,
where the latter joins the filling. Refrigeration of the packing layer by the water cooled mandrel, or by spraying the coolant directly against the interior surface, helps to maintain the packing layer at a relatively low temperature during this process. By the heating carried out directly above the level of the coolant liquid, the zones already hardened by this continuous rotation process are prevented from softening again, - since they are located below the liquid level.
In the case of cushion
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net made up of a single annular part, at the point where the beginning and the end of the quenching by sudden cooling meet, in the continuous process, the pad is immersed in the coolant to a depth such that 'there remains only a narrow strip exposed to heating above the level of the coolant, and the part of the steel strip emerging from the coolant, located on the side which should not undergo sudden cooling, is subjected. refrigeration by means of an additional strainer, directed in a direction opposite to the direction of rotation and acting best in a tangential direction, thus avoiding softening of the already soaked zone.
By suitable adjustment of the burner and of the speed of rotation of the quenching pad, consisting of a single annular part or of a half-pad, it is thus possible to quench the steel surface or pad in a continuous manner.
The present method is applicable by analogy to bearings lined on the outer side and intended to be quenched on the inner surface, the water-cooled fixing device being provided in this case in a suitable manner on the outer side and the heating device on the inner side of the pad.
In Figures la and lb of the drawing, appended A denotes a container containing a refrigerant liquid B; C, the chuck for fixing or clamping cooled in water and mounted in J; D, the clamping or fixing jaws; E, the inlet, respectively the outlet, of the cooling water into and out of the clamping mandrel; F, the half pad, with interior trim; G, the gas burner or the welding torch; H, the crank or the mechanical control.
FIG. 2 schematically shows a fastening mandrel with three or more points with elastic guidance.
In this figure A designates the bearing consisting of a single annular piece with interior lining; B, a double-walled rotary shaft; conducting the refrigeration water which supplies the three or more strainers E; C, the fixing points which press under the influence of springs D against the inner surface of the bearing, thus retaining the latter in position; G, the burner and F an additional coolant strainer, which hinders the propagation of the heating zone on the side which must not undergo sudden cooling.
This cooling jet is usefully directed tangentially with respect to the direction of rotation, so as not to influence the heating zone. The additional strainer, intended to reduce the heating zone, can be provided, if necessary, also in the device according to FIG. 1. This apparatus is then suitably mounted in the refrigerating container according to FIGS. La and lb.
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