Brevet FR2126279A1 — publié le 19721006

l'invention a pour objet un procédé de traitement de surface de pièces au moyen d'une masse de particules à surface lisse ou à arêtes vives qui entrent en contact avec la surface des pièces. 5 Dans un procédé de ce type, qui est universellement connu sous la dénomination de "sablage" on projette des particules abrasives sur la surface des pièces à travailler par exemple en formant un jet de particules animées d'une grande vitesse, à l'aide d'air comprimé. Dans une variante de mise en oeuvre de ■\o ce procédé, on utELise, à la place des particules abrasives, de petites billes qui sont également projetées avec une grande vitesse sur la surface des pièces. Dans ce dernier cas, il se produit, à la place de l'effet de polissage, une densification et, dans une certaine mesure, un lissage de la surface. Dans les 15 deux cas, il s'agit à proprement parler d'une opération de finition individuelle, dont le résultat dépend essentiellement de l'habileté de la personne qui l'exécute. Dans ces conditions, il est exclu d'envisager un traitement avantagèux au point de vue économique, d'autant plus que toute amélioration de l'état de 20 surface dont la possibilité est limitée de toute façon, exige une augmentation du temps passé proportionnellement très supérieure. Il est déjà également connu d'utiliser des particules lisses ou à arêtes vives pour le travail de la surface d'une 25 pièce dans un procédé différent de celui qui a été mentionné ci-dessus, plus particulièrement en immergeant la pièce dans une masse de ces particules et en soumettant cette masse et cette pièce à un mouvement de retournement ou de vibration. A cet effet, on dispose la masse des particules et la pièce, ou en 30 général plusieurs pièces, dans un tonneau rotatif, fermé à ses deux extrémités, de section cylindrique ou polygonale, ou dans un bac présentant la forme d'une auge, et qui est mis en mouvement par un ou plusieurs vibrateurs. Sous l'effet de la rotation du tonneau ou de la vibration du bac, les particules se dépla-55 cent le long de la surface de la pièce, contre laquelle elles sont pressées sous l'effet de la pression qui règne à l'intérieur de la masse et qui est dûe en partie à la gravité, en imprimant 11 05915 2 2126279 à la surface de la pièce un traitement correspondant. Toutefois ici également, le degré de finesse d'état de surface que l'on peut obtenir avec une dépense de temps économiquement supportable est limité, c'est-à-dire que l'accroissement de temps nécessaire 5 pour obtenir une amélioration donnée du degré de finesse est sans proportion avec cette amélioration. A cela s'ajoute encore le fait que la manutention, c'est-à-dire lé remplissage et la vidange des tonneaux ou bacs sont des opérations extrêmement laborieuses et longues et qui nécessitent une■interruption de la production. -]o On a certes déjà tenté de faire circuler les matières dans des goulottes mises en mouvement par des vibrateurs mais, ici également, les moyens mécaniques à-mettre en oeuvre sont considérables d'autant plus que le but visé ne peut être atteint qu'en imprimant à la goulotte qui contient la masse des particules et les pièces 15 des mouvements vibratoires compliqués, orientés dans plusieurs directions, les caractéristiques particulières de ces mouvements par exemple l'amplitude et la fréquence, dépendant des propriétés de la masse de particules et de celles des pièces. En outre, la circulation des matières que l'on peut obtenir au maximum de cette 20 façon est relativement lente ; en cherchant à augmenter la productivité, on est conduit à une détérioration des pièces ou à une diminution de la qualité de l'état de surface. En outre, la vitèsse de circulation et, de ce fait, le temps de traitement des pièces, varient dans de larges limites, de sorte que les divers 25 degrés de finesse d'état de surface qu'on obtient effectivement pour un grand nombre de pièces représentent une dispersion statistique importante. En dépit de la circulation des matières il est cependant inévitable d'avoir à vidanger et à nettoyer la goulotte de temps à autre. Le traitement des pièces dans des 50 récipients du type goulotte mis en vibration suppose en outre un traitement préalable (par exemple un décapage) 'et fréquemment un traitement ultérieur de la surface des pièces, ce qui pose des problèmes d'eaux résiduaires dont la solution est- coûteuse. l'invention vise à améliorer la rentabilité de la fini-35 tion par un procédé dans lequel on impose aux pièces un travail rapide et intense jusqu'à ce qu'on ait obtenu la qualité d'état de surface désirée, et elle vise particulièrement à réaliser 72 05915 3 2126279 un procédé à circulation continue tout en conservant une qualité constante et, plus particulièrement, un procédé susceptible de conduire à un traitement entièrement automatique. Plus précisément, on cherche à réduire la dépense de moyens mécaniques mise 5 en oeuvre par le procédé et à éviter toute manipulation laborieuse et longue de la machine nécessaire pour la mise en oeuvre de ce procédé. On obtient le résultat visé en faisant tomber les particules à surface lisse et/ou à arêtes vives en chute libre sur la surface des pièces en présence d'un agent aapable de réduire 10 le frottement. Tandis que, dans le cas du sablage ou du grenaillage les particules frappent la surface des pièces avec une vitesse arti-, ficiellement augmentée et y rebondissent pour la plupart, au contraire dans le procédé suivant l'invention les particules qui 15 tombent en chute libre sur la pièce restent encore en contact avec la surface de la pièce après l'avoir frappée, ceci d'autant plus que l'agent incorporé réduit encore la tendance au rebondissement, qui est déjà faible en elle-même pour cette vitesse de chute. Dans ces conditions, le mouvement de chute de ces parti-20 cules est dévié ou transformé en un mouvement de glissement le long de la surface. Il se produit certes ici également comme dans le cas du sablage ou du grenaillage par billes une densifi-cation de la surface mais l'effèt-deg particules n'est pas limité à cette densification et il se produit, ici, ainsi qu'on 25 l'a dit plus haut, un mouvement de travail par glissement qui est comparable aux phénomènes qui se produisent dans un tonneau tournant ou dans un bac vibrant, mais qui se distingue cependant de ces phénomènes par le fait que les particules agissent sur la surface de la pièce d'une façon individuelle, c'est-à-dire 30 par exemple indépendante de la pression de la masse, pendant ce qu'on peut nommer la phase de travail par glissement. En dépit de la diminution de la vitesse de chute dans la première phase du travail et de la diminution de la pression de compression de la deuxième phase (phase de glissement"), on observe une 35 amélioration considérable de l'état de surface et dans une mesure encore plus grande, une diminution considérable du temps de travail nécessaire qui sont propres au procédé suivant l'invention. Par ailleurs, non seulement ceci évite totalement les rebuts mais, en outre, la régularité de l'état de surface reste 72 05915 4 2126279 dans un intervalle de tolérance très étroit, qu'il n'était pas possible d'atteindre dans la technique antérieure en fabrication de grande série. Il n'est pas nécessaire de faire subir aux pièces un traitement préalable, et on peut même soumettre 5 au traitement décrit des pièces qui portent encore une légère couche d'huile adhérente (par exemple des pièces obtenues par coulée sous pression et qui portent un film d'huile de démoulage adhérent), sans qu'il soit nécessaire de les nettoyer préalablement. Grâce à l'action combinée des particules (phase de choc 10 et phase de glissement), on peut se contenter d'une moindre masse de particules. Ce résultat peut s'expliquer par le fait que les diverses particules restent plus longtemps en action que dan» le cas du traitement purement par choc, plus précisément, elles restent en action dans la phase de glissement qui 15 y fait suite» la pression de travail qui est nécessaire dans la dernière phase ne doit pas nécessairement être obtenue à l'aide d'une masse inerte de particules qui frottent les unes sur les autres, et qui en dehors de ce frottement, restent inactives, mais (grâce au mouvement de chute et à la présence 20 dudit agent) elle est dérivée du choc sans rebondissement. La pression superficielle qu'il est nécessaire de développer dans la phase de glissement se produit effectivement lors de la déviation du mouvement de chute (sans rebondissement). L'invention a encore pour objet une machine pour la mise 25 en oeuvre du procédé décrit et qui, suivant l'invention, comprend des moyens qui soulèvent les particules pour les placer sur une trajectoire de chute, des moyens qui retiennent la pièce et la font tourner dans la zone de chute des particules, et des moyens d'introduction de l'agent. A cet effet, la sortie de 30 l'élévateur de particules peut être placée au dessus du niveau et l'entrée de cet élévateur au-dessous d'un dispositif récepteur agencé pour contenir et faire tourner les pièces. Il est avantageux de prévoir une paroi tubulaire, qui tourne autour d'un axe au moins approximativement horizontal, qui présente sur sa 25 surface interne dès organes d'entraînement des particules et, en même temps, forme une cuvette propre à recevoir l'agent, qui est par exemple un liquide lubirifant. Les particules qui sont 72 05915 5 2126279 continuellement soulevées par la paroi tubulaire retombent après avoir parcouru un certain angle de rotation, sur la .ou les pièces qui se trouvent dans la zone inférieure de cette paroi et qui sont continuellement retournées sur elles-mêmes sous 5 l'effet de la rotation de ladite paroi, en même temps que la surface des pièces est mouillée par le lubrifiant qui se trouve également dans cette zone. En inclinant l'axe de la paroi tubulaire sur l'horizontale, on imprime un mouvement d'avance aux pièces qui sont animées de mouvements de rotation et de roule-10 ment sur la surface interne de la paroi, dans la zone inférieure de cette paroi, de sorte qu'elles parcourent la surface de la paroi tubulaire et sortent à l'extrémité la plus basse de cette dernière. La vitesse de l'avance et, par conséquent le temps de 15 traitement, sont fonction de l'inclinaison. On obtient de cette façon un traitement continu qui peut être exécuté de façon pratiquement ininterrompue. En tout cas, on peut procéder d'une façon très simple au nettoyage à la fin d'une journée ou d'une semaine de travail. Etant donné que les particules se répartis-20 sent sur toute la longueur de la paroi tubulaire, il sort naturellement également une certaine quantité de ces particules à l'extrémité inférieure de la paroi mais cette quantité est relativement faible, dé sorte que le retour de ces particules à l'extrémité supérieure de la paroi tubulaire n'exige qu'une 25 faible dépense de travail. Dans l'emploi du procédé décrit plus haut, et qui constitue également un objet de l'invention, pour le polissage de la surface des pièces,' on utilise des particules, sphériques. La description qui va suivre, en référence aux dessins 30 annexés, donnés surtout à titre.d1exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins, la figure 1 montre l'extrémité frontale d'une machine cylindrique de traitement, dont le reste n'èst pas représenté, après enlèvement du dispositif d^alimentation j :-35 la figure 2 représente schématiquement l'extrémité d'une machine à paroi tubulaire prismatique, de section triangulaire les autres particularités de cette machine étant omises sur le dessin ; 72 05915 6 2126279 la figure 3 représente la machine de la figure 2, dans une autre position angulaire ; et la figure 4 est une coupe axiale du dispositif d'alimentation qui est destiné à être couplé à l'extrémité frontale 5 de la paroi tubulaire de la machine de la figure 1 ; Sur la figure 1, la paroi tubulaire ou le tube cylindrique 1 de la machine est dissimulée entièrement par une bride d'extrémité fixée sur le tube et qui, ainsi qu'une autre bride non représentée sur le dessin et qui est prévue à l'autre 10 extrémité du tube sert à relier le tube à d'autres tubes analogues, ou à des dispositifs de fermeture d'extrémités, le tube 1 est monté pour tourner sur son axe, d'une façon non représentée mais connue en soi, par exemple sur des galets d'appui et, avantageusement, de manière que son axe soit incliné sur l'hori-15 zontale. la surface interne du tube 1 est revêtue d'une garniture 3 en caoutchouc, matière plastique, bois ou autre matière appropriée, et qui est munie d'une cannelure à peu près longitudinale formée par des rainures 4 et des nervures 5. A l'extrémité d'entrée du tube qui, ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, peut 20 éventuellement être composé de plusieurs éléments assemblés, est monté un dispositif d'alimentation tel que celui représenté sur la figure 4 et qui comprend un tuyau d'alimentation coudé 6, monté en une position fixe par des moyens non représentés, et qui s'engage avec jeu dans l'extrémité du tube 1, qui est entourée 25 par la bride 2. le tuyau d'alimentation 6 porte une couronne de glissement 7, qui l'entoure et qui'est maintenue également bloquée en rotation au moyen de vis 9 qui traversent une bride 8 du tube 6 (le dessin ne représente qu'une seule de ces vis), et qui est pressée à joint étanche contre une couronne d'étan-. 30 chéité 12 fixée à la bride 2 du tube et munie de garnitures d'étanchéité glissantes 11 au moyen de ressorts de compression 10 ^ui sont intercalés entre la bride 8 et la couronne de glissement 7, et répartis sur une circonférence. Ge dispositif d'alimentation forme, dans la zone de l'extrémité du tube une 35 paroi de retenue annulaire qui fait saillie vers l'intérieur et qui permet d'introduire les pièces dans ce tube sans difficulté. A l'extrémité de sortie du tube est également agencée'une paroi 72 05915 7 ■\ 2126279 de retenue annulaire (qui tourne avec le tube), le tube forme donc, grâce aux parois de retenue annulaires prévues à ses deux extrémités, une cuvette propre à recevoir l'agent de traitement par exemple constitué par un liquide lubrifiant, et qui se 5 répartit, comme également les particules, sur toute la longueur du tube. Du fait de la rotation du tube, qui se produit dans le sens des aiguilles d'une montre, les particules (billes, gravier granulés, etc) sont entraînées de bas en haut par les organes •jO d'entraînement formés par les rainures 4- et les nervures 5, sur un certain angle de rotation qui est fonction à la fois des caractéristiques des rainures et nervures intérieures du tube de la dimension des particules, et de la force centrifuge qui s'exerce sur ces dernières, les pièces sont également entraînées 15 par le tube, mais dans une mesure relativement faible, par ce qu'elles roulent dès qu'elles ont parcouru un petit angle, le cette façon, les pièces restent maintenues en rotation constante et sont également constamment retenues dans la zone inférieure du tube, où elles sont exposées à une pluie de particules retom-20 bantes. le dessin montre la formation de cette pluie de particules, qui intéresse une partie importante du volume intérieur du tube, et qui attaque la surface des pièces de toutes parts de la façon déjà décrite plus haut, le contact entre les pièces et les particules qui se trouvent dans là zone inférieure du 25 tube participe évidemment aussi au traitement, car le retournement et/ou roulement constant des pièces se produit effectivement sur le lit formé par les particules. Ici également, l'agent qui est constamment en contact avec les particules et les pièces joue un rôle considérable, lorsque l'axe du tube est incliné 30 sur 1*horizontale, les pièces reçoivent en outre un mouvement . d'entraînement dirigé vers l'extrémité inférieure de ce tube, jusqu'à ce qu'elles sortent du tube entièrement travaillées à l'endroit cité plus haut, la vitesse d'avance est naturellement fonction de l'angle d'inclinaison. 35 le tube peut être construit de nombreuses façons diffé rentes. Sa seule caractéristique essentielle est sa faculté d'assurer l'entraînement des particules sur un certain angle de rotation, afin de donner naissance à une pluie de particules, et 72 05915 8 2126279 naturellement, il est essentiel de faire en sorte que les pièces reçoivent constamment cette pluie sur toutes les faces, c'est-à-dire qu'elles soient également mises en rotation, c'est-à-dire retournées sur elles-mêmes. Si ces conditions sont remplies 5 le tube forme en même temps un dispositif élévateur pour les particules ainsi qu'un dispositif récepteur propre à faire tourner et à retenir les pièces sous la sortie de l'élévateur et, finalement il constitue également un dispositif de lubrification qui assure l'amenée de l'agent lubrifiant. Un tube à 10 section intérieure polygonale est en principe propre à assurer ces fonctions sans difficulté, par exemple le tube représenté sur les figures 2 et 3. Ce tube est prismatique et de section triangulaire et, dans la position angulaire représentée sur la figure 2, la majorité des particules et des pièces se trouvent 15 dans l'angle du prisme occupant la position basse à ce moment, les particules qui ont été précédemment entraînées dans le sens de la rotation retombant alors en pluie, lorsque le tube tourne dans le sens des aiguilles d'uiEe montre, l'angle du prisme qui se trouve en position basse sur la figure 2, (désigné par la 20 référence 13) s'élève en entraînant les particules q.u'il contenait, ainsi que, dans une certaine mesure, également les pièces (voir figure 3), une partie des particules et des pièces retombant rapidement en frottant les unes sur les autrês et les autres particules retombent ensuite en pluie (voir figure 2). Ici 25 également, s'obtient entièrement un mode d'action tel que celui mentionné plus liaut en regard de la figure 1. A première vue les machines de traitement du genre décrit plus haut ne se distinguent que dans une faible mesure des tonneaux tournant mentionnés au début du présent mémoire. Toute-30 fois, une comparaison plus approfondie fait ressortir des différences très importantes. Les tonneaux tournants déjà connus sont remplis de particules au moins jusqu'à la moitié de leur volume parce que leur mode d'action repose sur le fait que cette grosse masse qui est soumise à l'effet de son propre poids est 35 constamment retournée avec les pièces q.ui y sont immergées. Les tonneaux doivent donc être fermés à leurs deux extrémités ce qui exclut un traitement continu. Au contraire, dans le cas 72 05915 9 2126279 présent, le tube tournant n'est absolument pas utilisé comme récipient destiné à contenir et à retourner une grande masse de particules mais il est au contraire utilisé pour des fonctions multiples qui ne sont pas inspirées des tonneaux tournants, plus 5 précisément la fonction d'élévateur, qui a pour but de produire une pluie de particules, la fonction de dispositif récepteur q.ui a pour but de maintenir les pièces en rotation et, finalement la fonction de dispositif propre à recevoir et à guider le fluide lubrifiant. En dépit d'une similitude extérieure absolument 10 superficielle, les tonneaux tournants déjà connus et les machines suivant l'invention.sont des appareils essentiellement différents. L'agent mis en oeuvre peut contenir un produit de nettoyage et il peut être utilisé de préférence sous la forme liquide. Les pertes (par exemple par entraînement de quantités de cet 15 agent qui adhèrent aux pièces, par évaporation etc), .peuvent être compensées, soit par charges discontinues, soit avantageusement, par alimentation continue au moyen d'une introduction de cet agent par l'extrémité d'alimentation du tube. Cette introduction peut naturellement être assurée dans une mesure 20 propre à engendrer une circulation renforcée de l'agent dans le tube, auquel cas l'effet autonettoyant de ces machines est naturellement encore renforcé. Ceci conduit à la suppression, déjà mentionnée plus hautj des opérations de nettoyage importantes et fréquentes. L'agent, de même que-les particules, 25 peuvent être renvoyés à l'extrémité d'entrée du tube. Lorsque l'agent est renvoyé en continu, on peut régler sa composition et la maintenir constante, par exemple à l'aide de pompes doseuses commandées d'une façon coordonnée dans le temps ou d'une autre façon appropriée. Le besoin relativement réduit en parti-30 cules qui participent activement au traitement conduit, d'une façon générale, mais plus particulièrement en ce qui concerne le renvoi de l'agent lubrifiant, à des économies considérables en énergie motrice. L'agent peut contenir des additifs possédant une fonction particulière, ou destinés à assurer des effets 35 particuliers, (par exemple la coloration, le lustrage satiné). Dans le cas d'un agent liquide, on ajoute avantageusement à cet agent un moyen, par exemple une huile de silicone, dèstiné à éviter la formation de mousse, et on peut éventuellement ajouter également un émulsifiant. 72 05915 10 2126279 REVEHDI CATIONS 1. Procédé pour le traitement de surface de pièces au moyen d'une masse de particules à surface lisse pu à arêtes vives qui entrent en contact avec la surface des pièces caractérisé en ce qu'on fait tomber les particules à surface lisse 5 ou à arêtes vives en chute libre sur la surface de ces pièces en présence d'un agent capable de réduire le frottement. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas où il est appliqué au polissage de la surface des pièces, on utilise des particules de forme sphérique. 10 3. Machine pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens qui élèvent les particules pour les placer sur leur trajectoire de chute, des moyens qui contiennent les pièces dans la zone de chute des particules et les font tourner 15 dans cette zone, et des moyens qui ajoutent ledit agent à la masse de particules. 4. Machine suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif élévateur dont la sortie est située au-dessus et l'entrée au-dessous d'un dispositif 20 récepteur agencé pour contenir et faire tourner les pièces. 5. Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif élévateur et le dispositif récepteur sont formés par une paroi tubulaire qui tourne autour d'un axe au moins sensiblement horizontal, qui comporte des organes 25 entraîneurs sur sa surface interne et qui forme un bac propre à recevoir ledit agent, 6. Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que ladite paroi présente une section polygonale. 7. Machine suivant la revendication 5, caractérisée en 30 ce que ladite paroi est de forme cylindrique et présente sur sa surface interne des saillies et/ou creux destinés à entraîner les particules. 8. Machine suivant la revendication 75 caractérisée en ce que ladite paroi porte des rainures à peu près longitudinales 35 sur sa surface interne. 9. Machine suivant l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la surface interne de ladite paroi et 72 05915 n 2126279 la surface des organes %itra±n.eurs sont réalisées en bois, matière plastique, caoutchouc ou autre matière analogue au caoutchouc. 10. Machine suivant la revendication 9> caractérisée 5 en ce qu'elle comprend des voiles annulaires en saillie vers l'intérieur dans la zone des extrémités de la paroi. 11. Machine suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le voile prévu à l'extrémité d'entrée de ladite paroi est agencé en position fixe et appliqué à joint étanche contre 10 la face radiale de ladite paroi avec interposition de garnitures d1 étanchéité. glissantes. 12. Machine suivant l'une des revendications 6 à 11 caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens transporteurs qui amènent un agent liquide à l'extrémité d'entrée de ladite 15 paroi. 13» Machine suivant la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comprend pour le transport de l'agent liquide, une pompe dont le côté aspiration est relié à.1'extrémité de ladité paroi. 20 14. Machine suivant la revendication 13, caractérisée en ce que, dans le cas où. l'on utilise un agent à plusieurs constituants, elle comprend une pompe doseuse à action continue ou intermitent®.