Organe coulissant La présente invention a pour objet un organe coulis- sant comprenant un métal de base.
Les moteurs à combustion interne et les compresseurs atteignent des vitesses, plus élevées et sont soumis à des contraintes thermiques plus importantes que les modèles plus anciens. Les conditions de lubrification plus sévères qui en ont résulté ont conduit à des grippages plus fré- quents ou, du moins, à une usure. plus rapide des seg ments de pistons.
En vue de surmonter ces difficultés, divers produits résistant à l'usure ont été mis au point et de nouvelles techniques de revêtement superficiel par chromage ou métallisation par projection, par exemple, ont été développées et partiellement utilisées. Cependant,
aucune de cas mesures ne s'est avérée être entièrement satisfaisante.
Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients. L'organe coulissant selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement de glissement recou vrant le métal de base et composé d'un mélange d'acier et de plomb, le rapport entre la surface de plomb et la surface totale du revêtement étant compris entre 10 et 70()/o.
Le dessin annexé représente, .schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'organe coulis sant objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe axiale partielle de l'organe coulissant.
La fig. 2 est une micrographie (agrandissement de 30 fois) de la surface d'une couche métallique déposée par projection sur un organe coulissant.
La fig. 3 est une micrographie (agrandissement de 50 fois) d'une section de la couche déposée par projec tion illustrée à la fig. 2.
La surface de glissement 1 de chaque organe coulis sant est revêtue d'une couche 2, appliquée par projection et constituée par un mélange d'acier et de plomb comme illustré à la fig. 1. Le métal de base de l'organe coulis- saut est de l'acier ayant une résistance élevée à la trac tion et à la rupture ou de 1a fonte pour segments de piston, de la fonte malléable ou toute autre fonte ayant une grande ténacité.
La surface de glissement d'un tel organe coulissant est réalisée par projection d'un mélange d'acier et de plomb. Avant l'opération de métallisation, le métal de base de l'organe coulissant ayant subi un traitement pré liminaire est décapé en vue d'assurer une forte adhésion de la couche métallisée à la surface du métal de base.
La métallisation par projection s'effectue à l'aide de deux machines conçues pour le mélange et la projection simul tanés d'acier et de plomb. Le plomb utilisé à cet effet doit être du plomb métallique à l'état pur, l'acier étant un acier au carbone dont la teneur en carbone permet la trempe, c'est-à-dire avec une teneur en carbone qui ne soit par inférieure à 0,2 0/0.
La couche de métal déposée par projection est rectifiée jusqu'à obtention d'une sur face de glissement présentant le fini désiré. Une surface polie d'une couche ainsi déposée ainsi qu'une section à travers une telle couche sont illustrées aux fig. 2 et 3, respectivement.
Comme on peut le constater, la surface de glissement présente une structure constituée par un mélange fin d'acier et de plomb formant une excellente couche superficielle qui satisfait aux exigences quant à la résistance à l'usure et aux propriétés de glissement.
Les métaux présentant d'excellentes propriétés de glissement n'ont généralement qu'une résistance à l'usure insuffisante et, inversement, les organes coulissants munis d'excellents revêtements satisfaisant aux deux conditions précitées sont, en fait, très rares.
Dans de nombreux cas, la résistance mécanique des organes coulissants soulève des problèmes et il a pratiquement été impossible de réaliser des organes coulissants satisfaisant à chacune des trois propriétés essentielles qui sont: la résistance méca nique, la résistance à l'usure et un bon coefficient du frottement.
La surface de glissement des organes coulissants est réalisée par métallisation par projection. Ce procédé per met une entière liberté de choix quant aux métaux de haute résistance devant être utilisés comme métal de base.
Etant donné que la partie ferreuse du mélange déposé par projection est constituée par de l'acier .au carbone, elle subit une trempe énergique au cours de la déposi tion des particules d'acier chauffées à très haute tempé rature en vue de la métallisation, le résultat étant que l'organe coulissant ainsi formé possède une excellente résistance à l'usure.
Au cas où un tel organe venait à manquer de lubrifiant de manière à encourir un risque de grippage, le plomb contenu dans la surface de glisse ment serait extrait par fusion et formerait une pellicule très fine entre la surface de glissement et la surface de l'organe adjacent. Le plomb agit alors en tant que lubri fiant solide, évitant le contact direct entre les surfaces métalliques et, par conséquent, tout grippage de ces sur faces.
Le taux de mélange du mélange métallique devant être déposé par projection est choisi de manière à con venir au mieux au type et aux conditions d'utilisation du moteur à combustion interne ou du compresseur auquel il est destiné, ainsi qu'à d'autres facteurs,.
Pour ce qui est de la surface de glissement, le taux de mélange exprimé sous forme de rapport entre la surface du plomb et la surface totale de la couche déposée par projection est compris entre 10 et 70 0/0.
Pour un rapport inférieur à 2 % de plomb, l'organe de glissement ne présentera pas des propriétés de glissement suffisantes. Au contraire, si le rapport est supérieur à 70 0/0. le risque de grippage est éliminé au détriment de la résistance à l'usure avec un accroissement de la perte par abrasion.
<I>Exemple</I> De la fonte de fer renfermant 3,08 % de C, 1,97 % de Si, 0,41 % de Mn, 0,
16 % de P et 0,045 0/0 de S fut usinée de manière à obtenir une éprouvette mesurant 18,0 mm de largeur, 12,0 mm de longueur et 5,0 mm de hauteur. La surface de glissement de l'éprouvette fut dotée de cinq rainures ayant chacune 0,5 mm de largeur et 0,5 mm de profondeur; ces rainures furent disposées parallèlement l'une par rapport à l'autre, à intervalles réguliers.
Un mélange d'acier et de plomb fondus fut projeté sur la surface avec un débit tel que le rapport des surfaces obtenu était de 60 0/0 d'acier pour 40 % de plomb. Après polissage, la surface de glissement fut sou- mise à un essai d'abrasion.
L'essai fut effectué à l'aide d'un appareil du type à friction par glissement plan, la vitesse de friction étant de 5 m/seconde. La lubrification fut assurée à l'aide d'un mélange lubrifiant constitué par 50 % d'huile de lubrification paraffinique et 50 % d'huile lampante purifiée. L'éprouvette fut soumise au glissement jusqu'à apparition d'un
grippage, après quoi on examina le rapport entre la charge de frottement et l'usure et on procéda à un essai de grippage. Le métal contre lequel s'opérait le glissement était de la fonte de composition 2,90 % de C, 2,08 % de Si, 0,55 % de Mn, 0,
22 0/0 de P et 0,032 % de S. Les résultats des essais révélèrent qu'une éprouvette-témoin n'ayant pas reçu de couche métallique déposée par projection était sujette au grippage sous une charge de frottement de 50 kg/cm2,
alors que la surface de glissement ayant été traitée par projection de plomb accusait une perte de matière par abrasion de 0,1 mg sous une charge de 50 kg/cm2. Bien que la perte de matière s'accroisse légèrement avec l'aug mentation de la. charge, la surface de glissement ayant été traitée par projection de plomb présente une excellente résistance à l'usure par rapport à la surface n'ayant pas été traitée.