Brevet FR2007338A1 — publié le 19700109

L'invention concerne un procédé de traitement thermique des pièces de paliers minérales comme celles utilisées, par exemple, pour de petits paliers des instruments, des montres ou comme crapaudine, surtout dans les compteurs électriques. L'invention concerne aussi une utilisation spéciale d'une pièce de palier minérale traitée thermiquement pour laquelle l'amélioration obtenue est mise en évidence tout parti culièrement Pour des paliers du genre précité on a besoin d'une grande constance du frottement de glissement sous une forte pression spécifique du palier. Une insuffisance de la constance de frottement entraîne des erreurs de compteur dont on ne peut pas tenir compte dans l'étalonnage du compteur et qui augmente avec le temps d'une façon inadmissible. Il est connu que les pièces de paliers à base de corindon présentent une couche de polissage amorphe provenant de l'usinage et masquant les caractéristiques de résistance favorables du matériau de base. On a donc déjà recommandé d'enlever cette couche de polissage par une recristallisation thermique, par exemple par un recuit de 1 heure à 12000C ou d'environ 4 heures à ioeo0c, ce qui devait favoriser la cohésion des zones proches de la surface, compenser le manque d'homogénéité de la surface, diminuer la micro-rugosité et améliorer ainsi les conditions de frottement. D'autres recherches ont, toutefois, montré que justement la présence de la couche de polissage était une condition essentielle d'un bon comportement en fonctionnement des pièces de paliers minérales. La présence ou le maintien de cette couche de polissage extra-mince, dont l'épaisseur n'est que de 10 à o 20 À au maximum, est déterminante pour une bonne constance du frottement. Pour empêcher un enlèvement de cette couche mince de polissage pendant le fonctionnement et pour favoriser, d'autre part, sa formation on a déjà recommandé des additions à ajouter au lubrifiant des paliers qui maintiennent constant l'équilibre d'usure du polissage pendant le fonctionnement.Ces considérations ont une grande importance surtout lors de 1'utilisa- tion d'une pièce minérale dans un palier à glissement fortement chargé. Au cours d'autres études du comportement précité on a obtenu des révélations surprenantes dont l'utilisation mène vers l'amélioration des caractéristiques de fonctionnement des paliers minéraux d'appareils de précision. Suivant lawprésente invention on propose donc un procédé de traitement thermique des pièces de paliers en corindon ou en matériaux minéraux similaires, caractérisé en ce que les pièces de paliers sont recuites à moins de q000C pendant quelques heures et sont laissées ensuite pour se refroidir. On a trouvé notamment qu'en traitant les pièces de paliers à base de corindon à des températures de la zone du repos physique de cristaux clest-à-dire a' des températures inférieures à celles des conditions de recristallisation, il se produisait un effet de traitement exceptionnellement grand que l'on ne pouvait pas prévoir. Cet effet surprenant se fait sentir d'une façon parti culièrement favorable, si une pièce de paliers minérale, traitée suivant l'invention, est utilisée d'une façon caractéristique pour la présente invention, en combinaison avec un autre élément de glissement associé et avec l'addition d'un lubrifiant, comme un palier à glissement fortement chargé avec une surface de glissement à peu près ponctuelle. Pour le recuit les pièces de paliers restent dans un four. Le temps de séjour est généralement d'environ 2 heures, mais on peut l'augmenter très sensiblement suivant la température de traitement, par exemple à quelques mois ou meme quelques années On peut aussi avoir des temps de séjour plus courts jusqu'à une demi-heure.Pour éviter les tensions le refroidissement Jusqu'à la température ambiante doit se faire progressivement, de préférence comme lors du refroidissement connu dans un four. On obtient de très bons résultats à des températures de traitement de 200 à 800oc, La température optimale est environ 40000. Le traitement se fait généralement dans l'atmosphère d'air normale, mais on peut l'effectuer aussi dans d'autres gaz, de préférence dans une atmosphère d'hydrogène. Le dessin représente à titre d'exemple des résultats de mesures. La figure montre un graphique avec trois courbes représentant l'erreur en pourcents dcun compteur électrique en fonction du nombre de tours du dispositif. La courbe i permet de voir le comportement d'une crapaudine à saphir à pierre unique, tandis que la courbe 2 fait ressortir une altération frappante d'un palier muni d'une pierre recuite à 12000. La courbe 3 a été obtenue avec une crapaudine de même type, mais avec un saphir de palier exposé pendant deux heures à une température de 400 C. Comme bille de palier on s'est servi d'une bille d'acier et comme lubrifiant d'une huile minérale. Chacune des courbes représentées à la figure a été obtenue en faisant la moyenne de six séries d'essais effectués en parallèle. Comme résultat on a établi qu'un recuit à 12000C n'amenant pas d'amélioration du comportement en fonctionnement, mais amenait son altération sensible surtout avec de longues durées de fonctionnement. Le saphir ayant subi un recuit de 2 heures à 4000C présente,par contre, un excellent comportement en fonctionnement quant à sa constance de frottement et, par conséquent, une amélioration remarquable par rapport au saphir normal non traité. Avec des températures de traitement de 6000'et de 8000G on obtient des valeurs intermédiaires. Lors de l'utilisation d'une pièce de palier minérale recuite comme on vient de le décrire, on obtient d'autres avantages en utilisant comme élément de glissement associé une bille d'acier réfractaire et en ajoutant au lubrifiant une substance, counueen soi, qui empêche ou au moins atténue la recristallisation dans la couche de polissage du minéral. Rien que l'utilisation supplémentaire de tels additions ajoutées au lubrifiant détermine une amélioration, meme si l'élé- ment de glissement associé n'est, par exemple, qu'une bille en acier de roulement courant. Les pièces de paliers minérales recuites suivant l'invention sont utilisées de préférence dans les crapaudines des compteurs électriques, en particulier dans ce qu'on appelle paliers à pierre unique, le minéral servant généralement comme crapaudine. On utilise aussi d'une façon très avantageuse la pièce de palier minérale recuite comme rubis des montres, ainsi qu'il a été décrit ci-dessuso - REVElsDICAGIONS 1 - Procédé de traitement thermique des pièces de paliers en corindon ou en matériaux minéraux similaires, caractérisé en ce que les pièces de paliers sont recuites pendant quelques heures à une température inférieure à 9000a et sont laissées ensuite pour se refroidir, 2 - Mode de mise en oeuvre de la pièce de palier minérale traitée d'après le procédé suivant 1, caractérisé an ce que la pièce de palier minérale est utilisée, en combinaison avec un autre élément de glissement associé et avec l'addition d'un lubrifiant, comme palier à glissement fortement chargé avec une surface de glissement à peu près ponctuelle. 3 - Procédé suivant 1, caractérisé en ce que le recuit se fait entre 200 et 8000C, 4 - Procédé suivant 1, caractérisé en ce que le recuit se fait à environ 40000. 5 - Procédé suivant 1, caractérisé en ce que la durée de traitement est d'environ 2 heures. 6 - Procédé suivant 1 et 3 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise le refroidissement au four. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le recuit se fait dans l'atmosphère d'air normale. 8 - Procédé suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le recuit se fait dans une atmosphère d'hydrogène. 9 - Mode de mise en oeuvre suivant 2, caractérisé en ce que l'autre élément de glissement associé est une bille d'acier réfractaire. 10 - Mode de mise en oeuvre suivant 2, caractérisé en ce que l'autre élément de glissement associé est une bille en acier de roulement. 11 - Mode de mise en oeuvre suivant 2 et 9 ou 10, caractérisé en ce qu'on ajoute au lubrifiant une substance qui au moins atténue la recristallisation dans la couche de polissage. 12 - Mode de mise oeuvre suivant 2 et suivant l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la pièce de palier minérale sert comme pièce d'une crapaudine d'un compteur électrique. 13 - Mode de mise en oeuvre suivant 12, caractérisé en ce que la crapaudine est un palier à pierre unique. 14 - Mode de mise en oeuvre suivant 2 ou 11, caractérisé en ce que la pièce de palier minérale sert comme rubis des montres.