Brevet FR2028884A1 — publié le 19701016

Le Brevet américain 20991.541 et le DAS allemand correspondant 1.111.912 ont divulgué un procédé pour fabriquer des paliers et des coussinets en bronze au plomb, dans lequel on part d'un grand cylindre d'acier dont l'intérieur est revêtu, par centrifugation, d'une couche de bronze au plomb, de façon connue (centrifugation à 11000 C). On décrit ensuite les possibilités techniques qui permettent de déformer ce cylindre à la chaleur, c'est-à-dire qui permettent d'amener à des formes exactes un cylindre qui n'est pas rond en lui imposant des tensions internes et externes en utilisant un procédé de frais sage par reproduction pour obtenir un usinage de surface régulier.Le cylindre est ensuite scié en anneaux qui correspondent à la largeur du palier, ces anneaux de cylindre sont ensuite découpés en plus petits segments dont la longueur correspond à celle de différentes coquilles de paliers. Le dernier stade du procédé consiste en ce que ces petits segments sont pressés pour former une coquille de palier par réduction de leur rayon, Les inconvénients de ce procédé résident d'abord dans son coût élevé. Les mesures techniques indiquées pour effectuer la conformation interne et externe à la fraise à reproduire ne conviennent pas. Les déformations du cylindre pendant la centrifugation à 11000 C ne peuvent pas être suffisamment corrigées par l'application de tensions extérieures et intérieures, elles n1 ont donc aucune valeur.Le fraisage avec gabarit est onéreux et superflu, étant donné que l'on effectue le nettoyage de la face interne et de la face externe du cylindre de façon connue dans un bain de lessive (bain corrosif). La présente invention suit une autre voie. Selon l'invention, lorsqu'est terminé le revêtement par centrifugation de bronze au plomb, le cylindre est nettoyé dans un bain chimique puis on effectue le découpage qui a lieu dans le sens de l'axe à la façon des lames d'un collecteur. On peut effectuer des divisions en forme d'anneaux allant d'un bout à l'autre, ou simplement des incisions correspondant à la périphérie des coquilles de palier. Lrs bandes ainsi obtenues cintrées dans le sens longitudinal sont disposées dans la presse sous forme de morceaux ayant la longueur de la surface externe de la coquille de palier (avec un peu d'excédent).La pression d'emboutissage fait disparattre le cintrage longitudinal et la bande se cintre perpendiculairement à sa courbure précédente, de façon à former une coquille semi-circd la forme ainsi obtenue subit encore une autre pression de déformation du fait de l'estampage sur les deux bords frontaux de la bande, de façon connue0 Contrairement aux coquilles de paliers réalisées à partir de portions d'anneaux par réduction de lsur rayon de courbure, le travail de déformation de l'acier exécuté conformément à l'invention est si important que le palier garde une forme stable même après un long usage, ce qui n'est pas le cas avec le procédé précédent. On supprime également l'opération onéreuse de découpage à la scie et de la préparation mécanique préalable décrite dans le Brevet américain. Les inégalités et les déformations sont éliminées du fait que le cylindre est conformé dans deux directions. Contrairement à l'opinion antérieure que le bronze au plomb ne supportait pas de déformation sur sa face concave, mais devenait cassant, et qu'on ne pouvait écrouir par laminage que des tôles composites bronze au plomb-acier planes si l'on ne voulait pas compromettre la qualité du bronze au plomb, il a été constaté de manière surprenante que, comme le montre l'invention, on peut décintrer des couches de bronze au plomb concaves. Ce progrès selon l'invention ouvre la voie à une fabrication rationnelle de paliers à partir de bandes provenant de cylindres d'acier revêtus de bronze au plomb, ces bandes étant orientées axialement. Il s'ajoute encore un autre avantage. Le réseau moléculaire de la bande d'acier qui sert de base à la fabrication du cylindre de tôle d'acier à traiter par ceI#trifugation, favorise la fatigue du palier fabriqué à partir des portions d'anneaux de cylindres dans lesquelles la courbure des portions, et donc de la coquille de palier, est orientée dans le sens des fibres de la bande d'acier d'origine. Cet inconvénient est pallié, conformément à l'invention, par l'utilisation de bandes de cylindre orientées axialement, dans lesquelles la courbure définitive de la coquille de palier est orientée perpendiculairement au sens des fibres de la bande d'acier d'origine. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 montre le cylindre d'acier - la figure 2 montre les bandes analogues à des lames de collecteur sur l'enveloppe du cylindre - la figure 3 montre une bande prête à être pressée, la concavité longitudinale étant tournée vers le poinçon - la figure 4 montre la coquille de palier sortant de presse, dans laquelle les déformations du cylindre ont été éliminées par déformation de la matière par l'opératIon de pressage en m#me temps que la concavité de la plaque - la figure 5 est une vue en perspective d'une bande - la figure 6 est une vue schématique illustrant une phase du procédé selon l'invention - la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 6 pour une autre forme de réalisation t - la figure 8 est une vue schématique illustrant une autre phase du procédé - la figure 9 est une vue schématique d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé pour une autre forme de réalisation. Lors du découpage du cylindre en bandes longitudinales, la mise en pratique de la déformabilité de la couche de bronze au plomb de la façon décrite conduit à la conclusion qu'il doit autre également possible de supprimer la concavité des bandes de cylindre individuelles, non pas à la fin, mais au commencement du processus et de dérouler pour former une bande plate, non pas les bandes de cylindre séparées, mais leur somme, c'est-à-dire toute l'enveloppe de cylindre, ce qui revient à laminer à plat le cylindre ouvert ; on peut ainsi appliquer le procédé plus commodément que lorsqu on découpe l'enveloppe de cylindre en bandes, ce qui nécessiterait de réaliser une machine spéciale avec un dispositif automatique approprié de découpage.Il nty a plus alors qu'une question de rationalisation du travail pour savoir de quelle façon le déroulement des opérations doit s'effectuer pour obtenir un résultat final permettant un gain de temps. Avec ce type de laminage d'égalisation qui s'effectue et doit s'effectuer avec un accroissement de longueur d'environ 10 % afin d'éliminer, en conformant le matériau, les déformations du cylindre provoquées par l'opération de centrifugation, l'opération de laminage reste dans les limites d'une opération de laminage d'égalisation de petites dimensions. Malgré tout, dans ce cas, la couche de bronze au plomb reçoit une légère conv-#xité par rapport à la base de bande d'acier, du fait de sa nature moins dure. Naturellement, la convexité de la couche de bronze au plomb peut être évitée par une utilisation appropriée du laminage d'écrouissage ou de finition et l'on obtient des morceaux de bande plats qui constituent un excellent produit de substitution des bardes obtenues par coulée. Selon l'invention cet effet de laminage peut être donné dans le but de-laminer un cylindre dont la paroi d'acier et la couche de revêtement sont assez épaisses, pour obtenir un morceau de bande de grande longueur. Dans un tel cas, la question se pose de savoir si l'on ouvre le cylindre centrifugé et si on le lamine, ou si on le travaille par pressage ou laminage par petites portions de l'ex- térieur vers l'intérieur en augmentant le rayon, ou bien s'il vaut mieux découper le cylindre en deux ou trois parties axiales et travailler ces parties pour les aplanir. Cs plaques planes, dont l'épaisseur correspond à celle de ltenveloppa d'acier, plus celle de la couche de revêtement de bronze au plomb, sont alors étirées conformément à l'invention de la façon suivante. On part du fait que, à cause de la différence de dureté des couches composites, il ne convient pas de procéder au laminage usuel. Ceci conduirait à un cisaillement de la couche de bronze--au plomb. Conformément à l'invention, l'opération d'égalisation par laminage doit autre effectue de telle sorte que la couche d'acier soit soumise à une pression plus élevée au cm2 que la couche de bronze au plomb. Ceci peut être obtenu comme suit : si l'on se représente le diagramme de pression comme étant donné par la pression de surface au cm2, une fois côté acier, l'autre fois côté bronze au plomb; on ferangir alors le rouleau de laminage contre une surface plane. La couche de bronze au plomb est appliquée contre cette surface plane. Plus la couche d'acier est épaisse, plus la pression exercée sur elle (approximativement une pression linéaire) par le cylindre de laminage se répartit en raison de la stabilité de la plaque sur-la base de grande surface, de telle sorte que la couche de bronze au plomb appliquée contre cette surface plane et stable, est soumise à une pression sensiblement moins forte que la surface côté acier. On laminera donc en laissant agir le rouleau de laminage t' contre une lourde plaque d'acier qui se déplace dans le meme sens sur des galets.Le rouleau déformera plus fortement une plaque d, e(figure 5) située entre lui-m#me et la plaque d'acier, sur son côté d tourné vers le rouleau que sur le caté inférieur e plan, de grande surface et soutenu. Conformément à l'invention, on ne commence pas le travail sur le matériau froid, mais on effectue de préférence un laminage à chaud au rouge sombre, donc dans un état dans lequel le fer est mou, la structure de cuivre du bronze encore ferme et souple, mais le plomb introduit déjà liquide.Du faite cette sous-couche déjà liquide à 20 #/o, à savoir la souscouche de bronze au plomb, est fortement pressée contre la base plane en acier, le contenu liquide en plomb ne peut pas être comprimé sans inconvénients, Bien plus, il se produit une diminution de l'épaisseur de la couche de 11 enveloppe d'acier, ainsi que de celle du bronze au plomb. On peut également positionner deux plaques avec leur couche de bronze au plomb contre une plaque d'acier ayant un poids approprié, et les déplacer entre un rouleau supérieur et un rouleau inférieur à l'aide d'un rouleau de guidage. Enfin, on peut placer deux de ces plaques avec leur surface de bronze l'une contre l'autre (figure 7) en séparant les couches métalliques par une couche de séparation intercalaire, par exemple de la craie, pour éviter une combinaison métallique des deux plane que s, et on peut déplacer celles-ci entre deux rouleaux de telle sorte que les deux côtés acier des plaques soient tournés vers les rouleaux. Dans ce cas, on part de l'idée que, du fait de la consistance relativement molle du matériau à l'état rouge, le diagramme de pression s'élargit en forme de toit jusqu la surface médiane, donc qu'il se produit une diminution de la pression partielle. Cette utilisation de la chute de pression de la surface tournée vers les rouleaux à la sous-couche de bronze au plomb peut également être obtenue par d'autres procédés mécaniques, par exemple par martelage ou application de forces sur de petites surfaces, mais dans ce cas se pose immédiatement le problème de l'obtention d'une couche unie. La surface d'acier doit rester plane à la couche limitrophe du bronze au plomb, étant donné que chaque creux provenant de l'action de la pression côté acier provoque dans le traitement ultérieur une irrégularité de la couche de roulement du palier. Tandis que l'on peut effectuer le traitement ultérieur de l'enveloppe de cylindre laminée à plat selon un procédé connu, un découpage direct du cylindre en bandes longitudinales de la largeur du futur palier présente des problèmes.Conformément à l'invention, on utilise de-préférence un dispositif de coupe vertical, le cylindre étant fixé de préférence à un point de l'enveloppe, (par exemple par ligne de soudure). Une cisaille agit alors contre sa choire opposée (k contre i) de telle sorte que les parties d'enveloppe de cylindre introduites entre i et le point de fixation 1 (fig. 8) sont coupées en bandes appropriées et tombent vers l'intérieur du cylindre dans une goulotte d'évacuation. On peut, de cette façon, découper à grande vitesse les enveloppes de cylindre en bandes d'égale largeur. On obtient la longueur des bandes de façon appropriée en ce que, avant leur découpage en bandes, les enveloppes de cylindre traversent un dispositif de coupe rotatif et sont uniquement encochées le long d'anneaux dont la largeur correspond à la longueur des bandes, ces bandes se cassant aux encoches lors de la découpe. Conformément à l'invention, on cherche à obtenir un cylindre de diamètre aussi grand que possible, ce qui peut être réalisé si la hauteur du cylindre est relativement faible, On peut, par exemple, utiliser un-cylindre dont la largeur correspond, pour une épaisseur de paroi d'acier simple, - rapportée à l'épaisseur de la coquille de soutien en acier + partie décapée + excédent de laminage - , à deux ou trois fois le demi-périmètre du palier. Un tel cylindre pourrait par exemple avoir un diamètre d'un me#tre ou davantage.Il est important que le cylindre maintenu par des plaques terminales soit alimenté en gaz de protection, par exemple de l'azote, mais également en hydrogène, ou bien que l'on ajoute de la poussière de graphite aux'particules de bronze au plomb, ou que l'on insuffle de la poussière de graphite en même temps que le gaz de protection, Afin d'augmenter considérablement la rentabilité de la fabrication, un autre objet de l'invention consiste à automatiser 110 pération de centrifugation jusqu'au refroidissement complet, selon un programme fixe qui se déroule d'après le réglage de minuterie, mais comporte un mécanisme de réglage pyrométrique.Ce mécanisme de réglage pyrométrique peut, conformément à l'invention, être constitué par un spectromètre dans lequel les émissions sont protégées jusqu'à la zone jaune-blanc, de telle sorte que c'est seulement lorsqu'est- atteinte la température de coulée de 11000 C du bronze au plomb que le reste du programme est déclenché par l'intermédiaire d'une cellule au sélénium, en tenant compte d'un court arrêt indispensable à la température de 11000. Enfin, les machines centrifugeuses utilisées peuvent être groupées et raccordées à un dispositif de régulation, de sorte que s'effectue également dans un bain de plomb le refroidissement, de préférence également par abaissement du cylindre en rotation, ouver ture du dispositif de chauffage par induction ayant la forme d'une pince partagée longitudinalement, puis retour en arrière du cylindre et refroidissement par eau, (aspersion d'eau). On se réfère maintenant à la figure 9. Dans cette forme de réalisation, il s'agit de préférence d'un simple laminage d'égalisation et d'un laminage d'étirage à froid. Le cylindre d'acier centrifugé avec du bronze au plomb, de préférence en feuillard d'acier, de très grand diamètre, n, est, après nettoyage, glissé sur le grand rouleau de laminage b et soumis à la pression des rouleaux de laminage a' relativement petits. Les rouleaux appliqués élastiquement g, g soutiennent le grand cylindre - dont la hauteur est de préférence faible - et le maintiennent latéralement par les surfaces de guidage f, f et les limiteurs k', k'. Le rouleau supérieur a', de petit diamètre, peut comporter des rouleaux stabilisateurs laté raux 1'. Les rouleaux latéraux i', i' servent également au guidage de la bande.Le grand rouleau porte par sa couronne extérieure b sur une roue oscillante r ayant un axe s. Le grand cylindre n revêtu de bronze au plomb est placé sur la couronne du grand rouleau b, comme indiqué en pointillé. Le petit rouleau a' entraîne le cylindre conjointement avec le rouleau b. La pression exercée dans ce cas par cm2 sur le côté acier sous le petit rouleau a' est plus grande que sur le grand rouleau b du côté bronze au plomb. Si l'on fait tourner l'enveloppe cylindrique entre les rouleaux a' et b avec une pression appropriée, les effets d'étirements dans la couche d'acier et dans la couche de bronze au plomb du grand cylindre seront différents de ceux obtenus par le procédé de laminage normal : l'étirement de la couche d'acier est relativement plus grand que l'étirement de la couche de bronze au plomb.Cependant, étant donné que la couche de bronze au plomb -doit subir un étirement plus important, il en résulte que la différence des étirements est diminuée, de sorte que l'excédent de l'étirement d'acier par rapport au bronze au plomb est diminué0 Si l'on munit en plus la surface du rouleau ar d'un profilé à très fines rainures, par exemple des rainures prononcées se croisant obliquement, on obtient un effet de martèlement qui provoque un étirement supplémentaire de l'enveloppe d'acier. On fait tourner le cylindre dans ce dispositif de rouleaux jusqu'à ce qu'il ait atteint l'étirement optimal en augmentant constamment de rayon, comme indiqué en trait plein en t.Dans ee cas, une tension d'ouverture croît dans le cylindre agrandi t par suite des déformations multiples du bronze au plomb sur la face interne, qui ne peut pas astre compensée. Si, à la fin de l'opération de laminage, le grand cylindre est ouvert, 1 long de la ligne de soudure, l'enveloppe du cylindre s'ouvre en faisant ressort dans une position déroulée plus ou moins plate. La transformation de cette opération de laminage linéaire de type connu en une opération par rotation offre l'autre avantage d'une accélération de cette phase de travail liée à la possibilité d'une programmation. Pour esquisser un exemple, on peut se représenter le grand cylindre en double, comme les roues d'une locomotive, et l'axe reliant les roues s serait fixé dans le chtssis d'une machine.Les rouleaux de guidage g,g et i',i' sont d'abord éloignés l'un de l'autre mécaniquement ou magnétiquement, les grands cylindres sont mis en place de chaque côté, le cylindre i' apparaissant dans ce cas également légèrement éloigné du grand cylindre, puis la rotation et le laminage commencent, qui peuvent être déterminées expérimentalement selon les révolutions, puis après interruption de la pression des rouleaux ; il se déclenche automatiquement un découpage par enlèvement de copeaux du grand cylindre en anneaux, dont la largeur correspond à la périphérie des coquilles de paliers ; le seo- tionnement de ces anneaux en coupant la ligne de soudure peut également s'effectuer automatiquement dans le programme ; les bandes sont ensuite prêtes pour un traitement ultérieur. Ce procédé de laminage à froid auquel s'ajoute la rotation donne une structure de bronze au plomb compacte avec un dossier dur en acier La vitesse du procédé permet une économie de temps dans la fabrication qui, dans son principe, n'est pas inférieur au procédé actuellement en utilisation de coulée de bande, et qui lui est peut être supérieur, car le diamètre des grands cylindres peut être très grana. Il apparat comme tout à fait possible de travailler avec des diamètres de cylindres de 1 à 2 mètres et avec des hauteurs de cylindres relativement faibles, qui correspondent au périmètre de une à quatre coquilles de paliers ou davantage. - REVENDICAtIONS lo Procédé de fabrication de coquilles et de coussinets de paliers à partir d'un cylindre d'acier dont la largeur et la longueur sont proportionnelles à la dimension des coquilles ou des coussinets de paliers à réaliser, et qui est revêtu d'un métal anti-friction notamment de bronze au plomb, de préférence par centrifugation, caractérisé en ce que Qe cylindre est découpé en bandes orientées axialement de la largeur des coquilles ou coussinets de paliers à fabrique# en ce que ces bandes, coupées à la longueur de la périphérie des coquilles ou coussinets de paliers avec un léger excédent, sont pressées comme des bandes sandwich planes de métal pour former des coquilles ou des coussinets de paliers, de sorte que la courbure longitudinale des bandes est supprimée par déformation de la matière. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suppression de la courbure du cylindre dans les bandes a lieu avant l'opération de pressage proprement dite qui conserve la courbure des bandes pour former des coquilles ou des coussinets depaliers. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'aplanissement des bandes de cylindre s'effectue par laminage d'égalisation. 4. Procédé selon les revendications i, 2 et 3, caractérisé en ce que le cylindre d'acier revêtu est ouvert dans le sens de l'axe après nettoyage dans un bain chimique, en ce qu'il est redressé par un léger laminage, en ce que la longueur de l'enveloppe du cylindre est accrue de façon faible mais suffisante pour déformer la matière dans le but d'éliminer les déformations, de 10 % environ, en ce que, ensuite, cette enveloppe de cylindre transformée en bandes est découpée de façon usuelle en bandes appropriées, dont l'orientation longitudinale correspond à l'axe du cylindre, et en ce que ces bandes sont travaillées en longueurs appropriées pour former des coquilles ou des coussinets de paliers. So Procédé selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de matière du cylindre revewtu de bronze au plomb est sensiblement plus importante que celle des coquilles ou coussinets de paliers terminés, en ce que ces cylindres sont ouverts et étirés par laminage, ou bien découpés en deux ou trois segments et étirés alors par laminage ou pressage, en ce que ces plaques ou morceaux de bande planes surdimensionnées en épaisseur sont laminées de préférence à des températures élevées (rouge sombre) mais inférieu res au point de fusion du cuivre, selon la teneur en plomb, contre des plaques d'acier planes résistanCes, de manière que le rouleau travaille contre la surface de l'acier et que dans ce cas la couche de bronze au plomb est appliquée sur la plaque d'acier stable qui se déplace sur des galets. 60 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre revêtu de métal anti-friction est glissé sur l'un de deux cylindres agissant en sens inverse et en ce qu'il est laminé de façon continue-selon un rythme répété jusqu'à ce que soit obtenue la déformation par étirement souhaitée. 70 Procédé sélon la revendication 6, caractérisé en ce que le rouleau de laminage agissant à l'extérieur sur l'enveloppe d'acier a un diamètre relativement petit, ledit rouleau pouvant être muni d'un profilé de surface à très fines cannelures orientées axialement, diagonalement ou croisées. 8. Procédé selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les rouleaux sont disposés par deux et en tandem de chaque côté d'un båti de machine placé entre eux, des rouleaux de guidage étant placés latéralement pour stabiliser la rotation du cylindre, tandis que les plus petits des rouleaux peuvent être réglés et être soulevés à l'aide d'un moteur, magnétiquement ou mécaniquement, de sorte que, grâce à eux, l'opération de laminage peut se dérouler selon un programme. 90 Procédé selon les revendications 6, 7 et 8, caractérisé en ce que le cylindre centrifugé est égalisé par laminage ou dégrossi selon un rythme répété continu en rotation à une température appropriée d'environ 500o:, avec des rapports d'épaisseur surdimensionnés de façon appropriée et dans les conditions de laminage à chaud du procédé de laminage, le cylindre épais étant maintenu constamment à une température régulière par un chauffage externe, par exemple au moyen d'un chauffage au gaz disposé de façon appropriée. 10. Procédé selon les revendications 6 et 9, caractérisé en ce que le cylindre de laminage placé à l'intérieur comporte un refroidissement interne au moyen d'eau ou d'air, de sorte que la température du bronze au plomb est maintenue plus basse que la température de l'enveloppe d'acier, le processus se déroulant suivant un programme et la commande de la température s'effectuant selon le rayonnement de l'enveloppe de cylindre portée au rouge.