FR2486601A1 - Materiaux pour paliers et leurs procedes de fabrication - Google Patents

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MATERIAU POUR PALIERS CONTENANT DE L'ALUMINIUM COMME INGREDIENT PRINCIPAL ET AU MOINS UN ADDITIF LUBRIFIANT, PRODUIT EN TASSANT EN 101 UN MATERIAU EN POUDRE CONTENANT DE L'ALUMINIUM ET AU MOINS UN ADDITIF LUBRIFIANT POUR OBTENIR LA FORME DESIREE, A SOUMETTRE LE MATERIAU EN POUDRE TASSE ET FACONNE A UN TRAITEMENT THERMIQUE EN 102, A EXTRUDER EN 103 LE MATERIAU TRAITE THERMIQUEMENT PUIS A LE SOUMETTRE A UN TRAITEMENT THERMIQUE EN 104, ET EVENTUELLEMENT A LAMINER EN 105 LE MATERIAU OBTENU POUR LUI DONNER L'EPAISSEUR DESIREE. LE MATERIAU POUR PALIERS AINSI FORME A UNE STRUCTURE DANS LAQUELLE LES ADDITIFS LUBRIFIANTS SONT REPARTIS UNIFORMEMENT SOUS FORME DE FINES PARTICULES DE PETITE DIMENSION, ET IL A EGALEMENT UN POURCENTAGE D'ALLONGEMENT ELEVE.

Description

Cette invention concerne un matériau pour paliers
ou coussinets et son procédé de production.
Des recherches ont été effectuées sur les matériaux pour paliers multicouches et son procédé de production et cela a abouti aux inventions décrites, par le demandeur de la présente demande de brevet, dans les brevets
des E.U.A. No 4.189.522 et 4.121.928.
Le matériau pour paliers multicouches fourni par ces inventions est obtenu en fournissant une poudre sur une bande d'acier, en comprimant la poudre et la bande d'acier à l'aide de rouleaux pour former une liaison entre elles,
puis en soumettant à un frittage le matériau multicouches.
Les inventions décrites dans ces brevets comprennent l'utilisation de la technique de laminage de la poudre en un palier composite à deux ou trois couches. Il s'est par la suite révélé que l'on rencontre des difficultés dans la maîtrise de l'épaisseur de la poudre fournie quand on utilise des procédés décrits par ces brevets. Il s'est en outre révélé que, lorsque l'épaisseur des couches de poudre augmente, des fêlures peuvent se former aux portions terminales des couches de poudre obtenues par laminage. Ainsi, quand on utilise les procédés fournis par les brevets, de tels problèmes se produisent et l'on rencontre des difficultés dans la production de matériaux pour paliers de grande épaisseur, et en outre, le matériau pour paliers obtenu par ces procédés a un faible pourcentage d'allongement ce qui modifie de façon importante la ténacité et la résistance à la fatigue de toutes les propriétés mécaniques essentielles au matériau pour paliers pour permettre aux paliers d'avoir d'excellentes caractéristiques. La présente invention fournit une solution aux problèmes rencontrés dans la mise en oeuvre des procédés
de la technique antérieure.
Un but de cette invention est de fournir un procédé de production d'un matériau pour paliers, permettant de produire facilement un matériau pour paliers de grande épaisseur. Un autre but est de fournir un matériau pour paliers et son procédé de production, le matériau pour paliers ayant un pourcentage d'allongement nettement accru par rapport
au matériau pour paliers de la technique antérieure.
Un autre but consiste à fournir un procédé de production économique d'un matériau pour paliers, comprenant une étape d'extrusion de poudre métallique. Un autre but est de fournir un matériau pour paliers nouveau et utile qui convient pour l'utilisation comme matériau antifrottement pour la production d'éléments glissants, comme des coussinets de paliers, des patins, des plaques coulissantes, et des éléments coulissants utilisés
dans les embrayages, les freins, etc., et des collecteurs.
Les Figures 1 et 2 sont des schémas représentant la série d'étapes que l'on suit pour la production d'un matériau pour paliers, par le procédé de la présente invention; Les Figures 3 à 9 sont des vues schématiques expliquant le principe du procédé selon l'invention pour la production d'un matériau pour paliers dans une usine, représentant en détail les étapes du processus; Les Figures 10 à 13 sont des vues en coupe représentant schématiquement les structures des diverses formes de matériau pour paliers selon l'invention, montrant le matériau pour paliers en coupes obtenues en découpant le matériau pour paliers sous forme de bandés parallèles à sa
longueur, à savoir dans la direction de laminage.
Les Figures 14 à 16 sont des microphotographies (1O0X) de diverses formes de matériau pour paliers selon l'invention, représentant le matériau pour paliers en coupes obtenues en découpant le matériau sous forme de bandes parallèles à la direction de son laminage; Les Figures 17 et 18 sont des modèles montrant en coupe les structures du matériau pour paliers obtenues selon le brevet des E.U.A. N0 4.121.928, représentant le matériau pour paliers en coupes obtenues en coupant le matériau en forme de bandes parallèles à sa direction de laminage; La Figure 19 est une microphotographie (1OX) de la structure de matériau pour paliers obtenue par le procédé selon l'invention de la présente demande de brevet; et Les Figures 20 et 22 sont des vues en coupe 3- (modèles) des structures des formes de matériau pour paliers représenté sur les Figures 11 à 13 respectivement, sur
lequel on a appliqué un placage et une surcouche.
Le matériau pour paliers et son procédé de production selon l'invention seront décrits en se référant
aux exemples représentés sur les dessins.
EXEMPLE 1
La Figure 1 est un schéma des étapes du procédé que l'on suit pour la production d'un palier à un seul matériau selon l'invention, comprenant le mélange de la poudre 100, le tassement de la poudre en 101, le traitement thermique en 102, l'extrusion en 103, le traitement thermique en 104 et le laminage 105. L'étape de laminage 105 n'est pas essentielle mais est facultative, une telle étape étant effectuée pour donner un fini au produit quand la précision de dimension est une exigence essentielle. Les étapes représentées sur la Figure 1 seront mieux comprises si l'on se réfère aux vues schématiques des Figures 3 à 5 en explication du principe du procédé de l'invention. Si l'on suit ces diverses étapes, on mélange divers types de poudre d'échantillons 1 à 15
décrits dans le tableau à la fin de la description de la
présente demande de brevet, pour former un mélange de poudre que l'on tasse selon une forme désirée sous une pression de 1,5 à 2,5 tonnes/cm2 (150-250.106 Pa). Puis on soumet le matériau pulvérulent façonné à un traitement thermique à une température inférieure à celle à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium, par exemple 3500C, pendant quatre heures. Puis on introduit le matériau pulvérulent façonné 1 traité thermiquement dans un récipient 2 (voir la Figure 3). On effectue l'extrusion du matériau en utilisant un vérin d'extrusion 3 sous une pression de 2 à tonnes/cm2 (200-300.106 Pa) (voir la Figure 4). Le taux d'extrusion est de 10:1 à 15:1 (c'est-à-dire que la diminution de section est de 1/10 à 1/15). Le matériau extrudé 4 est repris sur une bobineuse C1 (voir la Figure 4). Le matériau 4 est ensuite déroulé de la bobineuse C à l'aide d'un dévidoir A et passe dans un four de traitement thermique H, pour être soumis à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle commence la solidification d'un alliage d'aluminium, comme 350'C, pendant quatre heures. Le matériau extrudé traité thermiquement 41 est introduit entre deux rouleaux R d'un laminoir pour donner une bande de matériau 42 dont
l'épaisseur a été réduite par 'laminage à une valeur pré-
déterminée, et qui est reprise sur une autre bobineuse C2
(voir la Figure 5).
La Figure 10 représente un modèle typique du matériau 42, selon une vue en coupe obtenue en coupant le matériau 42 dans une direction parallèle à la direction du
laminage du matériau 41, et la Figure 14 est une micro-
photographie (100X) de la structure du matériau 42. A titre de comparaison, les Figures 17 et 18 représentent des modèles des structures du matériau pour paliers obtenu selon les brevets des E.U.A. N0 4.121.928 et 4.189.522 qui décrivent la technique antérieure, représentés en coupes obtenues en coupant les matériaux parallèlement à la direction du laminage, et une microphotographie optique type de ces matériaux est représentée sur la Figure 19. Comme on peut le voir clairement d'après ces figures, le matériau pour paliers selon la présente invention a ses additifs répartis plus uniformément dans des particules de dimension plus faible que le matériau pour paliers obtenu par la
technique antérieure.
On discutera, en se référant au tableau de la fin
de la présente description, les propriétés mécaniques du
matériau pour paliers selon la présente invention qui a la même composition que le matériau pour paliers des brevets de la technique antérieure susmentionnés. On verra dans le tableau que l'échantillon N0 4 de matériau pour paliers selon la présente invention a un pourcentage d'allongement supérieur, en particulier, à-celui de l'échantillon N0 16 de la technique antérieure ayant pratiquement la même composition chimique que l'échantillon N0 4. On verra également que les échantillons 1 à 3 et 5 à 15 du matériau pour paliers selon la présente invention ont un pourcentage d'allongement amélioré par rapport à un échantillon de même
composition de la technique antérieure.
Dans cet exemple, le matériau en poudre utilisé comprend un alliage binaire Sn-Pb préparé par pré-alliage ou
sous forme d'un mélange de poudres, un alliage ternaire Cu-Si-
Al préparé de la même manière, un alliage quaternaire Cu-Si- Zn-Al préparé de la même manière, des lubrifiants solides comme de la poudre de graphite, de la poudre de MoS2, de la poudre de PbO, de la poudre de PbF2, de la poudre de WS2 et de la poudre de polyimide. Egalement dans cet exemple, on peut évidemment se dispenser de la bobineuse C1 et du dévidoir A. représentés sur les Figures 4 et 5 respectivement, de sorte que le matériau extrudé est continuellement fourni au four de traitement thermique H. Ceci s'applique également à
l'Exemple 2 que l'on va maintenant décrire.
EXEMPLE 2
La Figure 2 représente par un schéma les étapes de procédé suivies dans la production d'un matériau pour paliers multicouches selon l'invention. Les étapes comprennent le mélange de la poudre en 200, le tassement de la poudre selon une forme en 201, un traitement thermique en 202, une extrusion en 203, un traitement thermique en 204, un laminage en 205, une liaison sous pression en 206 et un traitement
thermique en 207.
Considérons les Figures 6 à 9 qui représentent le principe du procédé selon l'invention pour la production d'un matériau pour paliers dans une usine; le matériau en poudre façonné et traité thermiquement 1 (poudre tassée) obtenu comme expliqué en se référant à l'Exemple 1 et un matériau 5 de couche de liaison (choisi dans le groupe comprenant une plaque d'aluminium pur ou un matériau obtenu en tassant de la poudre d'aluminium pur selon une forme désirée, un matériau en poudre façonné et traité thermiquement (poudre tassée) ayant une teneur en additifs lubrifiants inférieure à la teneur en additifs lubrifiants du matériau 1, ou un matériau coulé ou coulé et laminé ayant une composition correspondant à la composition du matériau en poudre tassé 1) sont superposés l'un à l'autre et introduits dans un récipient 2 (voir la Figure 6) et extrudés en utilisant un vérin
d'extrusion 3 sous une pression de 2 à 3 tonnes/cm2 (200-
300.106 Pa) avec un taux d'extrusion de 10:1 à 15:1 (soit une diminution de section de 1/10 à 1/15), pour donner un matériau composite extrudé 6 comprenant plusieurs couches 11 et 51 formant une lame bimétallique. Le matériau composite 6 est repris sur une bobineuse C1 (voir la
Figure 7).
Le matériau composite 6 enroulé sur la bobineuse C est déroulé à l'aide d'un dévidoir A et on le fait passer dans un four de traitement thermique H, o il est soumis à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium, comme 3500C, pendant quatre heures. Le matériau composite traité thermiquement 61 est introduit entre deux rouleaux d'un laminoir C1 pour donner une bande de matériau composite 62 dont l'épaisseur a été réduite par laminage à une valeur prédéterminée, que lon reprend sur une-autre
bobineuse C2 (voir la Figure 8).
Considérons maintenant la Figure 9; l'étape de liaison sous pression du matériau composite 62 enroulé sur la bobineuse C2 à une bande d'acier 7 et l'étape consistant à soumettre le matériau lié à un traitement thermique seront maintenant décrites. La bande 7 d'acier pauvre en carbone est enroulée sur un dévidoir A2. La bande d'acier 7 est déroulée du dévidoir A2 et passe dans un réservoir de dégraissage 8 o la bande 7 est exposée à du trichloréthylène gazeux pour nettoyer ses surfaces. Puis la bande d'acier 7 voit sa surface à lier polie à l'aide d'une brosse métallique 9. Le matériau composite 62 est enroulé sur un autre dévidoir A3 et le matériau est déroulé du dévidoir A3 et passe dans une cuve de dégraissage 80 o le matériau composite 62 est exposé à du trichloréthylène gazeux pour dégraisser ses surfaces. Puis la surface à lier du matériau composite 62 est polie à l'aide d'une brosse métallique 90. La bande d'acier 71 dont la surface a été traitée et sur laquelle a été superposé le matériau composite 63 à surface traitée est introduite entre deux rouleaux d'un laminoir R2 o une pression est appliquée au matériau composite 63 et à la bande 71 pour les lier ensemble, en vue d'obtenir un matériau lié 10 de dimension 7, prédéterminée, par laminage avec un taux de réduction de
laminage de 30 à 50 %.
Le matériau lié 10 est soumis à un traitement thermique dans un four de traitement thermique H pour renforcer la liaison entre le matériau composite 63 et la bande d'acier 71. Les conditions du traitement thermique ou la température et la durée peuvent varier selon le matériau en poudre utilisé. Cependant, la température à laquelle on effectue le traitement thermique du matériau lié 10 est de préférence comprise entre 200 et 5200C pour inhiber la formation de composés intermétalliques cassants de Al-Fe. Le matériau composite 10' traité thermiquement est enroulé sur
une bobineuse C3.
La Figure 12 montre dans un modèle la structure typique du matériau composite 10'. Les Figures 15 et 16 sont des microphotographies optiques {100X) des structures du matériau composite 10', la structure représentée sur la Figure 15 ayant une teneur en additifs lubrifiants inférieure et la structure représentée sur la Figure 16 ayant une -teneur supérieure en additifs lubrifiants. Le matériau pour paliers 11 produit en suivant les étapes décrites ci-dessus a ses additifs lubrifiants répartis uniformément sous forme de fines particules dans toute la structure, comme c'est le cas avec
la structure du matériau à paliers décrit dans l'Exemple 1.
Le pourcentage d'allongement du matériau pour paliers 11 est nettement supérieur à celui de chacun des matériaux des
brevets de la technique antérieure susmentionnés.
L'invention a été décrite de façon concrète par référence aux Exemples 1 et 2. Divers sujets auxquels il faut faire attention en mettant en oeuvre l'invention seront décrits ci-après sujet par sujet, pour que les caractéristiques
de l'invention puissent être clairement comprises.
(1) Le façonnage du matériau en poudre introduit dans le récipient peut être effectué facilement en utilisant une presse hydraulique et un moule métallique. Cependant, le
façonnage peut être effectué en utilisant une pression hydro-
statique pour obtenir un matériau pour paliers de grande largeur. (2) Le traitement thermique du matériau tassé est une étape importante du procédé selon l'invention. Le traitement thermique qui est effectué après l'étape de tassement du matériau en poudre selon la forme désirée est essentiel pour éviter la formation d'un matériau défectueux. Plus particulièrement, si l'on se dispense de cette étape de traitement thermique, des craquelures se formeront dans le matériau dans l'étape suivante d'extrusion ou bien un gonflement se produira dans le matériau extrudé, ce qui
diminue le pourcentage d'allongement du matériau extrudé.
Le traitement thermique a pour effet de renforcer la liaison entre les particules du matériau en poudre tassé, ce qui élimine les inconvénients susmentionnés. Si le renforcement
de la liaison entre les particules est le seul but du traite-
ment thermique, on peut de préférence effectuer le traitement thermique à des températures élevées pendant une longue période de temps. Cependant, il faut tenir compte du fait que les températures de décomposition de MoS2 et WS2, par exemple, sont respectivement de 317aC et 5000C. Ainsi, la température à laquelle le matériau en poudre tassé est soumis au traitement thermique doit essentiellement se trouver en-dessous de ces températures de décomposition. En outre, dans les cas o la quantité d'additifs de faible point de fusion est importante, l'additif peut fondre et s'écouler si la température est trop élevée. La température du traitement thermique doit donc se trouver à un niveau auquel on peut
éviter ce phénomène.
(3) L'étape d'extrusion peut être une extrusion à froid ou une extrusion à chaud. Cependant, dans le cas o la teneur en additifs de faible point de fusion dépasse 20 % du poids du matériau en poudre tassé, des craquelures peuvent se former ou bien les additifs de faible point de fusion peuvent fondre
et s'écouler quand on utilise une étape d'extrusion à chaud.
Ainsi, dans de tels cas, il faut adopter une extrusion à froid.
(4) Le traitement thermique auquel on soumet le matériau extrudé est également une étape importante du procédé selon l'invention. Cette étape de traitement thermique a pour but d'encore renforcer la liaison entre les particules et de promouvoir la métallisation. Cette étape de traitement thermique contribue à une augmentation du pourcentage d'allongement du matériau pour paliers. Les numéros entre parenthèses pour les pourcentages d'allongement des échantillons N0 1, 3, 4 et 8 dans le tableau à la fin du mémoire descriptif représentent les résultats d'expériences effectuées sur le matériau pour paliers obtenu en n'effectuant pas l'étape de traitement thermique après l'étape de tassement et l'étape de traitement thermique après l'étape d'extrusion. On verra que les échantillons ont des pourcentages d'allongement inférieurs à celui des échantillons soumis aux deux étapes susmentionnées de traitement thermique. On supposera que ceci s'applique aux échantillons N0 2, 5, 6, 7, 9 et 10. En ce qui concerne l'atmosphère sous laquelle on effectue le traitement thermique, les expériences sont effectuées par traitement thermique dans une atmosphère de gaz NH3 craqué, dans une atmosphère d'azote gazeux et dans l'air. Il a été montré que des différences d'atmosphère n'ont pas d'effets appréciables
sur les caractéristiques du matériau pour paliers produit.
(5) Dans l'étape de laminage, le matériau extrudé voit son épaisseur réduite par laminage. Cependant, on peut se dispenser de l'étape de laminage si les dimensions désirées peuvent être données au matériau pour paliers par l'extrusion
seule.
(6) Il n'est pas essentiel que la bande d'acier soit en acier faible en carbone. Selon l'utilisation que l'on destine au matériau pour paliers, on peut utiliser non seulement une bande d'acier spécial, comme de l'acier inoxydable, de l'acier à haute tension, etc., mais également des tôles découpées d'un tel acier. Comme on le décrira ci-après, la bande d'acier peut être plaquée de nickel (Ni) ou de cobalt (Co). (7) Il n'est pas essentiel que le dégraissage soit effectué à l'aide d'une cuve de dégraissage remplie de trichloroéthylène gazeux. Le dégraissage peut être effectué
en utilisant un quelconque autre agent de nettoyage connu.
(8) Le moyen de polissage de la surface à lier n'est pas iD limité à une brosse métallique, et l'on peut utiliser à la place un quelconque autre moyen connu, par exemple. un
décapage à la grenaille.
(9) Le dégraissage à l'aide d'une cuve de dégraissage et le polissage à l'aide d'une brosse métallique peuvent être effectués préalablement et séparément pour une bande d'acier et un matériau en alliage d'aluminium composite ou non, à lier à la bande d'acier. On peut également se dispenser du dégraissage ou du polissage à l'aide d'une brosse métallique, effectués sur la bande d'acier. Par exemple, on peut se dispenser d'un dégraissage à l'aide d'une cuve de dégraissage, pour une bande d'acier immédiatement après son placage avec Ni. (10) L'aluminium pur est le matériau nettement préféré pour une couche de liaison-quand on considère l'affinité de liaison par rapport à une bande d'acier. Cependant, du cuivre, du nickel, du silicium ou du magnésium peuvent être ajoutés à l'aluminium pur quand on désire augmenter la résistance mécanique de la couche de liaison. A cet égard, on
se référera à la description faite entre parenthèses dans le
deuxième paragraphe de l'Exemple 2 o l'on décrit le matériau de la couche de liaison. (11) La bande d'acier et le matériau composite ou non liés à la bande d'acier au niveau du laminoir R2 sont généralement liés l'un à l'autre en effectuant un laminage à froid avec une réduction de laminage de 30 à 50 %. Pour réduire la passe de réduction de laminage, la liaison par laminage peut être effectuée par un laminage à tiède ou à chaud. (12) Les raisons pour lesquelles l'intervalle de température pour effectuer le traitement thermique à l'aide du four H dans l'étape de traitement thermique 204 de
l'Exemple 2 est limité à 200 et 520'C sont les suivantes.
Quand la température est inférieure à 200'C, on n'obtient pas de diffusion satisfaisante et la résistance de la liaison est faible. Par ailleurs, quand la température dépasse 5200C, que l'acier ou le placage et l'alliage d'aluminium ou l'aluminium réagissent les uns avec les autres pour donner un il composé intermétallique fragile. Evidemment, le problème ne peut pas être résolu de façon satisfaisante si l'on ne considère pas la relation entre la température etla durée lorsque l'on effectue le traitement thermique, et il serait sans signification de limiter la température seule. Considérons le cas de l'utilisation d'une tôle d'acier ne comportant pas de placage. Quand la température dépasse essentiellement 460'C après chauffage du matériau composite pendant une heure, il se produit un composé cassant comme Fe2Al et la résistance de la liaison est encore réduite. Par ailleurs, quand la tôle d'acier utilisée comporte un placage de nickel, il ne se produit aucune croissance marquée d'un composé intermétallique de fragilité élevée et l'on peut maintenir la résistance de liaison à un niveau élevé si l'on maintient la température en-dessous de 5200C, même si la température dépasse essentiellement 460'C après un chauffage d'une heure. Les raisons pour lesquelles la température du traitement thermique est limitée à l'intervalle compris entre et 5200C sont décrites ci-dessus. On préfère que le traitement thermique soit effectué en choisissant une température appropriée dans cet intervalle de sorte que l'on
peut effectuer de façon satisfaisante le traitement thermique.
(13) Comme modification du matériau pour paliers produit tel que décrit en se référant à l'Exemple 2, on peut produire un matériau pour paliers multicouches, comme un matériau pour paliers bimétallique ou à deux couches comprenant une première couche et une seconde couche, par exemple, qui est formé par extrusion sans qu'il soit besoin d'une couche de soutien
en acier et d'une couche de liaison.
On peut également produire un matériau pour paliers à trois couches (matériau trimétallique) comprenant une couche de soutien en acier, une première couche de matériau
pour paliers et une seconde couche de matériau pour paliers.
(14) Dans les Exemples 1 et 2 on a décrit l'utilisation d'un mélange de poudres. Cependant, quand on peut facilement obtenir une poudre d'alliages ayant la composition désirée,
on peut se dispenser des étapes de mélanges 100 et 200.
(15) Quand on extrude simultanément (voir la Figure 6) la couche de liaison et la couche de matériau pour paliers, les surfaces de liaison de la couche de liaison et de l'autre couche sont de préférence traitées par passage dans une cuve de dégraissage et/ou par une brosse métallique, par exemple, pour effectuer leur nettoyage. Les structures de diverses formes de matériau pour
paliers obtenues par le procédé de l'invention décrit ci-
avant, seront décrites en se référant aux Figures 10-13.
La Figure 10 décrit la structure d'un matériau unique pour paliers à base d'aluminium contenant divers additifs. Quand on produit un matériau pour paliers multicouches en utilisant ce matériau pour paliers unique, il est nécessaire de prévoir la couche de liaison 51 représentée sur les Figures 12 et 13 pour obtenir une liaison tenace par rapport à la bande d'acier 7 (couche de soutien
en acier), par exemple.
Les additifs susmentionnés peuvent comprendre les suivants: Un lubrifiant métallique de faible point de fusion, comme Pb, Sn et leurs alliages; Des lubrifiants solides, comme le graphite, les sulfures métalliques, les oxydes métalliques, les fluorures métalliques, etc.;
Des matières plastiques comme du polytétrafluoro-
éthylène, des polyimides, etc.; et Des éléments de renforcement de la matrice d'aluminium, comme Cu, Ni, Si, Mg, Zn, etc. Parmi ces additifs, on utilise comme additifs lubrifiants des lubrifiants métalliques de faible point de fusion, des
lubrifiants solides et des matières plastiques.
La proportion de l'additif lubrifiant total peut être comprise entre 0,5 et 40 % en poids, comprenant au moins un matériau choisi dans les trois groupes décrits précédemment. La proportion de l'agent de renforcement de l'aluminium peut être comprise entre 0,1 et 20 % en poids, si nécessaire. Quand la quantité totale des additifs lubrifiants dans la couche 11 de matériau pour paliers, notamment celle du lubrifiant métallique de faible point de fusion, du lubrifiant solide et des matières plastiques, dépasse 40 % du poids du total, les propriétés mécaniques du métal pour paliers Il sont si détériorées que la couche 11 ne convient plus pour une utilisation pratique. La raison pour laquelle la limite inférieure est fixée à 0,5 % en poids est que, si la quantité est inférieure à celle-ci, on ne peut obtenir
aucun effet de l'addition.
La couche de liaison 51 est caractérisée en ce qu'elle contient seulement de l'aluminium ou en ce qu'elle
contient de l'aluminium comme son principal constituant et -
en ce qu'elle contient un additif lubrifiant selon un pourcentage pondéral inférieur au pourcentage pondérai de
l'additif lubrifiant contenu dans la couche 11.
Quand la proportion d'agent de renforcement de l'aluminium est inférieure à 0,1 %, on ne peut obtenir aucun effet d'additif. Quand elle dépasse 20 % en poids, le matériau pour paliers devient trop cassant pour être d'une quelconque utilisation pratique. Le sulfure métallique peut être MoS2, WS2 et PbS, et l'oxyde métallique peut être PbO, Pb304, TiO2, CdO, etc. Le fluorure métallique peut être CdF2, PbF2, etc. La Figure 11 représente en coupe la structure d'un palier ou coussinet dit à double couche (bande bimétallique) obtenue en superposant la bande d'acier 7 et un matériau extrudé unique de faible teneur en lubrifiant, l'un sur l'autre, sans utiliser la couche de liaison 51 et en les pressant l'un contre l'autre pour obtenir une liaison tenace
entre eux.
La Figure 13 représente une modification du matériau pour paliers représenté sur la Figure 12 et le symbole P désigne une couche de placage de nickel. La couche de liaison 51 peut être une couche de matériau extrudé, coulé ou forgé ou une couche de poudre extrudée. La première couche de portée 111 et la seconde couche -de portée 11 sont toutes deux des couches de poudre extrudée. Le matériau pour. paliers représenté surla Figure 13 ayant deux couches de portée séparées l'une de l'autre est prévu pour fournir un matériau pour paliers du type ayant une compatibilité améliorée et des propriétés antigrippage. L'additif lubrifiant (qui est choisi dans le groupe comprenant les lubrifiants métalliques de point de fusion faible, les lubrifiants solides et les matières plastiques) contenu dans la seconde couche de matériau pour paliers 11 est présent selon une proportion supérieure à celle contenue dans la première couche 111. La proportion d'additifs lubrifiants contenus dans la couche de liaison 51 est inférieure à celle contenue dans la première couche 111, ou bien la couche de liaison 51 ne contient aucun additif. Ainsi, le matériau pour paliers est construit de sorte que, en cours d'utilisation, la première couche 111 sert à recevoir, en portage, une charge et la seconde couche 11 a le rôle de fournir la compatibilité initiale et la propriété antigrippage. La couche de liaison 51 a pour rôle de lier fermement la première couche 111 à
la bande de soutien d'acier 7.
Les Figures 20 à 22 représentent en coupe certains modèles des structures du matériau pour paliers multicouches, comprenant une couche de placage P' formée sur la couche il de matériau pour paliers représenté sur les Figures 11 à 13 respectivement, et une surcouche 12 appliquée par placage électrolytique à la surface de la couche de placage P'. La couche de placage P' peut être formée d'un quelconque métal désiré, comme Ni, Cu, etc. Dans certaines applications, on peut se dispenser de la couche de placage P'. La surcouche 12 peut être formée d'un quelconque alliage désiré à base de plomb, comme un alliage contenant 10 % d'étain et le reste étant du plomb, un alliage contenant 3 % de cuivre, 8 % d'étain et le reste étant du plomb, etc. Essentiellement, on applique avantageusement une surcouche d'un alliage mou à la surface du matériau pour paliers pour améliorer ses caractéristiques de surface qui lui sont nécessaires comme
palier de glissement.
Comme mentionné précédemment, les Figures 17 et 18 montrent en coupe des modèles des structures du matériau fourni par les inventions des brevets susmentionnés, qui correspondent aux structures du matériau pour paliers selon la présente invention représentées sur les Figures 12 et 13 respectivement. La Figure 19 montre la structure du matériau pour paliers d'un brevet antérieur correspondant à la structure du matériau pour paliers selon la présente
invention et représentée sur la Figure 16.
Les Figures 14-16 sont des microphotographies des produits de la présente demande de brevet correspondant aux Figures 10-12 de la présente demande de brevet. Sur toutes ces microphotographies, on verra clairement que, dans la présente invention, les additifs sont répartis plus uniformément en fines particules de dimension plus petite que
dans les brevets antérieurs.
D'après la description suivante, on verra que le
matériau pour paliers obtenu par le procédé selon la présente invention voit ses additifs répartis plus uniformément sous forme de fines particules de plus faible dimension que le matériau pour paliers fourni par les techniques antérieures, et le pourcentage d'allongement est supérieur dans la présente demande de brevet que dans les techniques antérieures. Ceci rend le procédé de l'invention particulièrement approprié pour la production de matériau pour paliers de grande
épaisseur.
1:6
TABLEAU
Ingrédients (% en poids) Echantillons Additifs NO.
N 0_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ __ _ _ _ __ _
AI1 cd _Si 1 Zn Sn 1 Pb fGrahiI l 1 - A1 1 - G ra p Matériau selon la présente invention plé- ment 0,8 3,0 3,5 0,07 1,0
2, 0,6 2,9 - 0,35 5,0 -
3 " 0,6 2,9 - 0,7 10,0 -
4 " 0,6 2,9 - 1,0 14,0
" 1 2,9 _ - 5,0
6 " 3,0 10,0 - - - 5,0
7 " 0,6 2,9 -.
8 " 0,6 2,9 -.
9 " 0,6 2,9 -.
- - - 1,0 18,8 -
il " 0,6 2,9 - 1,0 14,0 -
12 " 0,6 2,9 - - -
13 " 0,6 2,9 - 0,7 10,0 -
14 " 0,6 2,9. .
I" Matériau de la
technique 16 " 0,6 2,9 - 1,0 14,0 -
antérieure
_ _ _ _ _. _ _ _ - _ _ - _ 1 _ _
TABLEAU (suite) Propriétés mécaniques MoS PbO PbF WS Poly- Résistance à la traction 2 2 2 imide en kg/mm2 (Pa)
17,1 (171.106)
_ __ _ _ 14,8 (148.106)
14,4 (144.106)
_ _ _ _ _ 14,7 (147.106)
_....._
_- _ _ _ _ 14,1 (141.106)
.. 20,3 (203.106)..DTD: ,0 _ -- - __15,6 (156.106)
- 15,0 - - - 16,4 (164.106
- - 10,0 - _ 14,7 (147.10
_ - - - - _10,1 (101.106)
- 20,0 - - - 13,1 (131.106)
_ 20,0 - - - 16,7 (167.106)
- 15,0 - 10,0 - 12,2 (122.106)
- = 20,0 5,0 10,0 - 11,0 (110.106)
_ - - -__ _ 5,0 10,5 (105.106)
_ - - - - - ___14,6 (146.106)
TABLEAU (suite) % d'allongement Dureté (Hv5) Remarques 28,0 (15,1) 46,1 Fig. 15
22,2 41,9
,1 (12,2) 40,4
18,5 (10,5) 41,0 Fig. 14, 16
,3 40,2
2,6 66,2
,2 51,7
,6 (5,7) 47,0
11,6 44,5
,0 29,1
3,8 45,5
,5 48,9
2,4 45,2
2,3 47,0
2,0 37,5
,0 45,3 Fig.
19 I

Claims (30)

REVENDICATIONS
1. Palier constitué d'un seul matériau, comprenant de l'aluminium et au moins un additif lubrifiant solide choisi dans le groupe comprenant les lubrifiants métalliques à faible point de fusion comprenant le plomb, l'étain et leurs alliages, le groupe des lubrifiants solides comprenant les sulfures métalliques, les oxydes métalliques, les fluorures métalliques et le graphite, et le groupe des matières plastiques comprenant le polytétrafluoroéthylène et les polyimides, lesdits additifs lubrifiants représentant de 0,5 à 40 % du poids total et étant répartis uniformément sous forme de fines particules dans la matrice dudit matériau pour paliers, qui est produit par extrusion du matériau en
poudre et qui a un pourcentage d'allongement élevé.
2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce qu'il comprend au moins un additif choisi dans le groupe comprenant le cuivre, le nickel, le silicium, le magnésium et le zinc pour renforcer la matrice d'aluminium, à
raison de 0,1 à 20 % du poids total.
3. Matériau pour paliers multicouches comprenant une couche de support en acier, et une couche de matériau pour paliers superposée sur ladite couche de support et comprenant de l'aluminium comme ingrédient principal, ledit matériau pour paliers étant formé par extrusion d'un matériau
en poudre.
4. Matériau pour paliers multicouches comprenant une couche de support en acier, une couche de liaison superposée sur ladite couche de support et consistant en aluminium seul ou contenant de l'aluminium comme ingrédient principal et un ou des additifs, et une couche de portée superposée sur ladite couche de liaison et contenant de l'aluminium comme ingrédient principal, dans lequel ladite couche de liaison est une couche de matériau coulé extrudé, une couche de matériau forgé extrudé ou un matériau en poudre extrudé, et ladite couche de portée est une
couche de matériau en poudre extrudé.
5. Matériau pour paliers multicouches selon l'une
ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que
ladite couche de portée contient au moins un additif lubrifiant choisi dans le groupe comprenant les lubrifiants métalliques à faible point de fusion comprenant le plomb, l'étain et leurs alliages, le groupe des lubrifiants solides comprenant les sulfures métalliques, les oxydes métalliques, les fluorures métalliques et le graphite, et le groupe des matières plastiques comprenant le polytétrafluoroéthylène et les polyimides, lesdits additifs lubrifiants représentant
de 0,5 à 40 % du poids total.
6. Matériau pour paliers multicouches selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite couche de portée comprend en outre au moins un additif choisi dans le groupe comprenant le cuivre, le nickel, le silicium, le magnésium et le zinc pour renforcer l'aluminium, dans une
proportion de 0,1 à 20 % du poids total.
7. Matériau pour paliers multicouches selon l'une
ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que
ladite couche de liaison comprend en outre des additifs lubrifiants en quantité inférieure à la proportion desdits
additifs lubrifiants contenus dans ladite couche de portée-
8. Matériau pour paliers multicouches, comprenant une couche de support en acier, une couche de liaison placée sur ladite couche de support d'acier et consistant en aluminium ou contenant de l'aluminium comme ingrédient principal, une première couche de portée placée sur ladite couche de liaison et contenant de l'aluminium comme ingrédient principal et une seconde couche de portée superposée sur ladite première couche de portée et contenant de l'aluminium comme ingrédient principal, dans lequel ladite couche de liaison est une couche de matériau coulé extrudé, une couche de matériau forgé extrudé ou une couche de matériau en poudre extrudé, et ladite première couche de portée et ladite seconde couche de portée sont chacune une
couche de matériau en poudre extrudé.
9. Matériau pour paliers multicouches selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite seconde couche de portée contient en outre au moins un additif lubrifiant choisi dans le groupe comprenant les lubrifiants métalliques de faible point de fusion comprenant le plomb, l'étain et leurs alliages, le groupe des lubrifiants solides comprenant les sulfures métalliques, les oxydes métalliques, les fluorures métalliques et le graphite et le groupe des matières plastiques comprenant le polytétrafluoroéthylène et les polyimides, à raison de 0,5 à 40 % du poids total; ladite première couche de portée contient des additifs en quantité inférieure à celle des additifs contenus dans ladite seconde couche de portée, et ladite couche de liaison contient des additifs en quantité inférieure à la quantité
d'additifs contenus dans ladite seconde couche de portée.
10. Matériau pour paliers multicouches selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite seconde couche de portée comprend en outre au moins un additif choisi dans le groupe comprenant le cuivre, le nickel, le silicium, le magnésium et le zinc dans le but de renforcer la matrice d'aluminium, en quantité comprise entre 0,1 et 20 % du
poids total.
11. Matériau pour paliers multicouches selon la revendication 9, caractérisé en ce que la première couche de portée comprend au moins un additif pour le renforcement de la matrice d'aluminium, en quantité inférieure à celle des additifs de renforcement d'aluminium contenus dans ladite
seconde couche de portée.
12. Matériau pour paliers multicouches selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite couche de liaison comprend en outre au moins un additif de renforcement de la matrice d'aluminium en quantité inférieure à la quantité d'additifs de renforcement de la matrice d'aluminium
contenus dans ladite première couche de portée.
13. Matériau pour paliers multicouches selon l'une
quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé en ce qu'une
surcouche est appliquée à la surface de la couche de portée formant la couche la plus supérieure du matériau pour paliers multicouches.
14. Procédé de production d'un palier constitué d'un seul matériau et contenant de l'aluminium comme constituant principal, comprenant les étapes consistant à tasser selon une forme désirée un matériau en poudre prédéterminé contenant de l'aluminium à soumettre le matériau tassé et façonné à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium à extruder ledit matériau tassé et façonné, et traité thermiquement; et à soumettre ledit matériau extrudé à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium.
15. Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre l'étape consistant à mélanger ledit matériau en
poudre avant de le tasser selon une forme désirée.
16. Procédé selon l'une ou l'autre des
revendications 14 et 15, comprenant en outre l'étape de
laminage du matériau extrudé et traité thermiquement avant
ladite seconde étape de traitement thermique.
17. Procédé de production d'un matériau pour paliers multicouches contenant de l'aluminium comme constituant principal, comprenant les étapes qui consistent: a) à tasser selon une forme désirée un matériau en poudre prédéterminé contenant de l'aluminium; b) à soumettre le matériau tassé et façonné à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium; c) à extruder ledit matériau tassé, façonné et traité thermiquement d) à soumettre le matériau extrudé à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium; e) à poser le matériau pour paliers extrudé et traité thermiquement sur une bande d'acier et à les lier simultanément sous pression, et à soumettre à un traitement thermique le matériau obtenu par liaison sous pression dans
l'étape précédente.
18. Procédé selon la revendication 17, comprenant en outre l'étage de laminage du matériau extrudé et traité thermiquement avant de le superposer sur ladite
bande d'acier.
19. Procédé de production d'un matériau pour paliers multicouches contenant de l'aluminium comme constituant principal, comprenant les étapes qui consistent: à tasser de la poudre d'aluminium ou un matériau en poudre contenant de l'aluminium comme ingrédient
principal pour former une couche de liaison, et un matériau.
en poudre contenant de l'aluminium comme ingrédient principal pour former une couche de portée selon une forme désirée, ledit tassement étant effectué séparément pour le matériau de la couche de liaison et pour le matériau de la couche de portée, ou simultanément en les superposant l'une sur l'autre à soumettre le matériau tassé et façonné à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium; à extruder ledit matériau tassé, façonné et traité thermiquement en superposant le matériau de la couche de liaison et le matériau de la couche de portée l'un sur l'autre ou sous forme d'une seule entité; à soumettre ledit matériau composite extrudé à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium; à superposer ledit matériau composite extrudé et traité thermiquement sur une bande d'acier et à les lier simultanément sous pression; et à soumettre à un traitement thermique le matériau obtenu par liaison sous pression dans l'étape précédente.
20. Procédé selon la revendication 19, comprenant en outre l'étape de laminage dudit matériau composite extrudé et traité thermiquement avant de le superposer sur ladite
bande d'acier et de l'y lier sous pression.
21. Procédé de production d'un matériau pour paliers multicouches comprenant de l'aluminium comme ingrédient principal, comprenant les étapes qui consistent à tasser selon une forme désirée un matériau en poudre prédéterminé contenant de l'aluminium en vue de former une couche de portée; à soumettre le matériau tassé et façonné à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium
à superposer ledit matériau tassé et façonné.
et traité thermiquement destiné à la couche de portée et un matériau coulé ou un matériau forgé constitué seulement d'aluminium ou contenant de l'aluminium comme constituant principal, l'une sur l'autre, et à extruder le matériau composite à soumettre ledit matériau composite extrudé à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium; à superposer ledit matériau composite extrudé et traité thermiquement sur une bande d'acier et à les lier simultanément sous pression; et à soumettre à un traitement thermique le matériau composite obtenu par liaison sous pression dans
l'étape précédente.
22. Procédé selon la revendication 21, comprenant en outre l'étape de laminage du matériau composite extrudé et traité thermiquement avant de superposer ce dernier sur ladite
bande d'acier.
23. Procédé de production d'un matériau pour paliers multicouches contenant de l'aluminium comme ingrédient principal, comprenant les étapes consistant: à tasser de la poudre d'aluminium ou un matériau en poudre contenant de l'aluminium comme ingrédient principal pour former une couche de liaison, à tasser un matériau en poudre contenant de l'aluminium comme ingrédient principal pour former une première couche de portée et à tasser un matériau en poudre pour former une seconde couche 2 5 de portée, tous les tassements étant effectués selon une forme désirée, le tassement étant effectué séparément pour le matériau de la couche de liaison, pour le matériau de la première couche de portée et pour le matériau de la seconde couche de portée, ou étant effectué simultanément en superposant l'une sur l'autre les trois couches; à soumettre le matériau tassé et façonné à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium à extruder ledit matériau tassé et façonné, et traité thermiquement, en superposant le matériau de la couche de liaison, le matériau de la première couche de portée et le matériau de la seconde couche de portée l'un sur l'autre, en trois couches ou sous forme d'une seule entité à soumettre ledit matériau extrudé à trois couches métalliques à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium; à superposer ledit matériau trimétallique traité thermiquement sur une bande d'acier et à les lier simultanément sous pression; et à soumettre à un traitement thermique le matériau obtenu par liaison sous pression dans l'étape
précédente.
24. Procédé selon la revendication 23, comprenant en outre l'étape de laminage dudit matériau trimétallique extrudé et traité thermiquement avant de le superposer sur
ladite bande d'acier.
25. Procédé de production d'un matériau pour paliers multicouches contenant de l'aluminium comme ingrédient principal, comprenant les étapes consistant: à tasser un matériau en poudre contenant de l'aluminium pour former une première couche de portée et à tasser un matériau en poudre contenant de l'aluminium pour former une seconde couche de portée, selon une forme désirée, ledit tassement étant effectué séparément pour le matériau de la première couche de portée et pour le matériau de la seconde couche de portée ou simultanément en les superposant l'un sur l'autre en deux couches; à soumettre ledit matériau tassé et façonné à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium; à superposer ledit matériau tassé et façonné et traité thermiquement (poudre tassée) pour la première couche de portée et la seconde couche de portée et un matériau coulé ou un matériau forgé constitué seulement d'aluminium ou contenant de l'aluminium comme principal ingrédient, l'un sur l'autre en trois couches et à extruder le matériau composite; à soumettre le matériau trimétallique extrudé à un traitement thermique à une température inférieure à la température à laquelle a lieu la solidification d'un alliage d'aluminium; à superposer ledit matériau à trois couches extrudé et traité thermiquement, sur une bande d'acier-et à les lier simultanément sous pression; et à soumettre à un traitement thermique le matériau obtenu par liaison sous pression dans l'étape précédente.
26. Procédé selon la revendication 25, comprenant en outre l'étape de laminage dudit matériau à trois couches extrudé et traité thermiquement avant de le superposer sur
ladite bande d'acier.
27. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 17, 18, 21 et 22, comprenant en outre l'étape
de mélange dudit matériau en poudre prédéterminé avant de le
tasser selon une forme désirée.
28. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 19, 20, 23 et 24, comprenant en outre l'étape
de mélange dudit matériau en poudre pour former la couche de liaison et du matériau en poudre pour former la couche de portée, séparément l'un de l'autre, avant de tasser ladite
poudre selon la forme désirée.
29. Procédé selon la revendication 25, comprenant en outre l'étape de mélange dudit matériau en poudre destiné à former la première couche de portée et dudit matériau en poudre destiné à former la seconde couche de portée, séparément l'un de l'autre, avant de tasser ladite poudre selon la forme désirée.
30. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 14-à 29, comprenant en outre les étapes de
façonnage dudit palier à un seul matériau ou dudit matériau pour paliers à plusieurs couches selon la forme désirée, et l'application d'une surcouche sur la surface la plus supérieure du matériau une fois qu'il a été façonné selon la
forme désirée.
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