Brevet FR2113879A1 — publié le 19720630

i 2113879 la présente invention concerne les anneaux de filature, ainsi que leur procédé de réalisation. l'industrie textile utilise depuis de nombreuses années des anneaux poreux de filature réalisés en métal en"poudre dont les 5 particules ont été comprimées dans un moule sous pression très élevée, habituellement de l'ordre de 5 tonnes/cm . leurs propriétés auto-lubrifiantes, dues aux forces capillaires qui s'exercent dans les pores des anneaux, sont bien connues dans la technique. Après mise en forme dans le moule, on fritte un tel anneau pour 10 provoquer l'agglomération des particules de métal qui forment alors un corps solidaire suffisamment robuste. Ensuite, on usine les faces interne et externe de l'anneau pour lui donner la configuration et les dimensions convenables. Après l'usinage, l'anneau subit un traitement thermique qui améliore ses caractéristi-15 ques de résistance à l'usure en surface, sans réduire ses propriétés de transmission d'huile,puis on effectue un polissage final. le brevet des Etats-Unis d'Amérique lî° 3 411 286 représente un anneau de filature en métal en poudre, réalisé suivant le procédé qu'on vient de décrire. Il faut noter que la face interne 20 de l'anneau du type horizontal décrit dans le brevet s'incline vers le haut et vers l'extérieur. En d'autres termes, l'espace disposé à l'intérieur de l'anneau est conique, son diamètre diminuant en direction opposée au flasque destiné à supporter un curseur. Ceux qui sont familiers des problèmes qui se posent dans 25 le moulage savent qu'un anneau de cette configuration ne peut pas être réalisé directement à la configuration finale voulue par moulage seulement, étant donné que l'inclinaison négative de la face interne empêche le retrait du moule ayant la forme correspondante. En conséquence, on doit réaliser un moulage initial de 30 l'anneau décrit dans le brevet précité en lui donnant une face interne pratiquement cylindrique, puis en l'usinant pour réalise!' la face interne conique. l'invention concerne un procédé permettant de réaliser une paroi conique telle que décrite dans le brevet précité, san3 usi-35 nage nécessaire de la face interne, le fait qu'un tel usinage ne soit pas nécessaire est important, car on constate que, lorsque la surface d'un produit réalisé à partir de métal en poudre, com- 71 40096 2 2113879 primée ultérieurement, est usinée avec les outils classiques de coupe ou de meulage, les particules agglomérées se réarrangent ou prennent une forme différente, si bien que la surface devient moins poreuse qu'avant l'usinage. Grâce au procédé décrit, on 5 peut réaliser une paroi interne conique dans un anneau d'usinage, dont la porosité reste pratiquement identique à elle-même après le moulage d'origine, le procédé de l'invention étant mis en oeuvre sans usinage de ces surfaces importantes dont la porosité doit rester identique à elle-même. L'anneau obtenu à l'aide du 10 procédé de l'invention est non seulement supérieur aux anneaux de même configuration réalisés suivant les procédés connus en ce qui concerne les caractéristiques de transmission d'huile au niveau des surfaces critiques, mais il est aussi moins coûteux à réaliser et on peut lui donner des dimensions bien déterminées 15 entre des tolérances très précises. De manière générale, l'invention concerne un procédé de réalisation d'anneaux poreux de filature à partir de métal en poudre ultérieurement fritté, par les techniques de la métallurgie des poudres, par mise en forme d'un anneau pratiquement cylin-20 drique en métal en poudre, réalisé par compression dans un moule et déformation plastique de l'anneau. Plus précisément, lorsqu'on désire obtenir la surface conique interne, c'est-à-dire un diamètre qui diminue lorsqu'on s'éloigne du flasque, on soumet le corps de l'anneau pratiquement cylindrique à des forces radiales 25 dirigées vers l'intérieur qui provoquent la déformation plastique et le mettent sous forme d'un tronc de cône. Selon le mode de réalisation du procédé de l'invention, on applique les forces radiales dirigées vers l'intérieur à l'aide d'un dispositif repoussant le corps dans un orifice d'une matrice 30 dont les parois délimitent un cône tronqué. Dans une variante, on applique les forces radiales dirigées vers l'intérieur en repoussant le corps dans l'espace compris entre trois rouleaux coniques au moins, sous la rotation d'un élément de repoussement. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, on peut 35 soumettre le corps moulé de l'anneau à un traitement de frittage avant déformation plastique, de manière à former un flasque tourné vers l'intérieur solidaire du corps pratiquement cylindrique, lors 71 40096 3 2113879 de la compression dans le moule, et on peut usiner un flasque tourné vers l'extérieur dans la paroi du corps après la déformation plastique. l'invention concerne aussi un anneau poreux de filature 5 réalisé par mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus de manière générale et en détail dans la description qui suit. Comme le montrent les explications précédentes et la description détaillée qui suit, l'invention repose sur la découverte qu'un corps réalisé en métal en poudre comprimé, suivant les techniques de la 10 métallurgie des poudres, est susceptible de se déformer plasti-quement au moins dans une faible mesure, sans détérioration. L'expression déformation plastique a un sens bien déterminé qui ne nécessite pas d'explication . On pense habituellement, lorsqu'on considère la métallurgie des poudres, que, étant donné la 15 fragilité propre des objets réalisés, ceux-ci ne peuvent être soumis à une déformation plastique. On peut supposer qu'il s'agit d'une considération juste, sauf en ce qui concerne la découverte surprenante que, lorsqu'il s'agit de déformation au moins relativement faible, par exemple du type nécessaire pour donner une forme 20 légèrement conique à la partie cylindrique d'un anneau de filature, on peut réellement fabriquer des anneaux de filature selon le procédé de l'invention. Selon le mode de réalisation du procédé de l'invention destiné à la mise en forme d'un anneau perfectionné, on utilise une 25 matrice conique femelle dans laquelle on repousse le corps de l'anneau de base, non usiné, moulé et fritté, de manière que la est paroi cylindrique change d'orientation,alors qu'elle/habituellement originellement cylindrique, et prenne une orientation telle qu'elle forme un court tronc de cône. La face externe, au cours de la mise 30 en forme, coopère en coulissant sous compression,avec la paroi conique d'un orifice de la matrice. La face interne de l'anneau prend en conséquence automatiquement la forme correspondante et simultanément, sans coopérer avec aucun outil, prend une forme tronconique. 35 Après mise en forme du corps comme décrit, on le retire de la matrice à l'aide d'un électeur. Ensuite, on soumet la partie externe de l'anneau aux opérations classiques d'usinage pour obte- 71 40096 4 2113879 nir la configuration finale nécessaire. On effectue alors les opérations terminales de finition et de polissage, avec le perçage ou la découpe de passages d'huile dans le corps et le cas échéant la découpe d'une gorge circulaire dans la partie supérieure de 5 l'anneau. Suivant une variante, on peut aussi réaliser la partie conique du corps à l'aide d'autres mécanismes capables de provoquer une réduction du diamètre d'éléments cylindriques. Un tel mécanisme comprend un jeu de rouleaux coniques rotatifs distants les 10 uns des autres de manière appropriée. Le corps est repoussé dans l'espace délimité entre les rouleaux, tout en tournant, de manière à se déformer et à prendre la configuration nécessaire. Lorsqu'on met en oeuvre un tel procédé, comme dans le cas de l'utilisation d'une filière, la face interne de l'anneau n'est pas au contact 15 d'un outil quelconque et sa porosité ne varie donc pas. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- v sortiront mieux de la description qui/Va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels ï la figure 1 est une coupe d'un corps d'anneau de filature 20 au type horizontal tel qu'il est moulé à l'origine ; la figure 2 est une coupe du corps de la figure 1 disposé au-dessus d'une filière dans laquelle on va le repousser j la figure 3 représente de manière analogue l'anneau des figures 1 et 2 après avoir été repoussé dansi la matrice, si bien 25 qu'il a pris une nouvelle configuration dans laquelle les faces interne et externe sont coniques ; la figure 4 représente toujours en coupe l'anneau terminé après usinage externe, lui donnant la configuration finale nécessaire ï et 30 les figures 5 et 6 sont une vue en plan et une coupe illus trant une variante de procédé et de mécanisme destinés à assurer la déformation de la paroi cylindrique du corps de l'anneau de . manière qu'il prenne une configuration conique. Par souci de commodité, dans la description détaillée qui 35 suit, on utilise les termes"supérieur" et "inférieur" pour la position de l'anneau et des divers éléments telle que représentée sur les dessins. 71 40095 5 2113879 La figure 1 représente en coupe axiale un corps moulé d'anneau de filature du type horizontal, dans sa forme d'origine constituant une ébauche en particules métalliques comprimées. Le procédé de réalisation d'un tel anneau est bien connu dans la 5 technique. On place le métal en poudre dans un moule et on le soumet à des pressions de l'ordre de 5 tonnes/cm , suffisantes pour créer un article initialement stable. Après retrait du moule, on soumet le corps à un frittage au cours duquel les minuscules particules métalliques s'agglomèrent en formant un corps très 10 cohérent ne perdant pas la porosité d'origine. De manière générale, le volume total d'un anneau moulé de filature réalisé en poudre de métal fortement comprimé peut comprendre environ 80 % de particules solides. Les 20 fo restant du volume total forment des passages continus entre les particules, et l'huile peut pas-15 ser par ceux-ci pour atteindre finalement la surface de l'anneau, en formant le film nécessaire de lubrification dans les zones qui coopèrent avec le curseur rotatif. Le frittage favorise le durcissement de l'anneau, si bien qu'on peut ensuite l'usiner et selon l'invention, le soumettre 20 à des opérations de déformation plastique limitées sans rupture de la matière frittée. On se réfère maintenant à la figure 1 qui représente la face 4 interne et la face 6 externe de l'anneau 2 sous forme de courtes surfaces pratiquement cylindriques. En pratique, étant 25 donné la phase initiale de moulage, l'une ou l'autre des deux surfaces peut être cylindrique, ou elles peuvent avoir une certaine conicité telles qu'elles divergent l'une de l'autre pour permettre le retrait de l'anneau du moule. Toute contre-dépouille d'une face quelconque empêche le retrait de l'amieau, à moins qu'il 30 soit du type fendu, ce qui est indésirable non seulement au point de vue de la disposition, mais aussi à cause du risque de la création d'arêtes axiales le long des surfaces de la paroi. Il faut noter que sur la figure 1, la face inférieure 8 de l'anneau est légèrement conique vers le bas. Les faces supérieure 35 et inférieure 10 et 12 du flasque interne 14 de l'anneau sont aussi inclinées vers le bas et vers l'axe. 71 40096 6 2113879 La figure 2 illustre la phase ultérieure qu'on peut mettre en oeuvre en utilisant une matrice circulaire 16 comportant un orifice conique 18 délimité par une surface tronconique 24 dont la dimension supérieure, au niveau de l'orifice 20/ 1si suffisante 5 pour permettre l'entrée de l'anneau 2 dans l'orifice 18. L'anneau 2 étant dans la position de la figure 2, on descend un élément 22 de compression qui coopère avec la partie supérieure de l'anneau 2 et le repousse dans la matrice 16, comme représenté sur la figure 3. La paroi de l'anneau 2,qui est pratiquement cylindrique 10 à l'origine, se déforme plastiquement en prenant une configuration tronconique correspondant à la forme de la surface 24» comme le montre la figure 3. Ainsi, la face interne 4 de l'anneau, qui est à l'origine pratiquement cylindrique, comme le montre la figure 1, se déforme de manière correspondante et forme une face 15 tronconique 26, pratiquement parallèle à la face conique 24 de l'orifice 18 de la filière 16, sans usinage et sans contact avec t un outil. La figure 3 montre que le diamètre de l'anneau 2 dans la partie inférieure 28 est inférieur au diamètre dans la partie 20 supérieure 30. Ainsi, il est clair que les particules de métal qui forment l'anneau sont, comme représenté sur la figure 3» de plus en plus comprimées depuis le niveau supérieur 30 jusqu'au niveau inférieur 28. En conséquence, la porosité de la matière au voisinage de la paroi interne de l'anneau est légèrement infé-25 rieure vers le bas à celle qui existe en haut. Ceci est un avantage supplémentaire assuré par l'invention, car le courant d'huile,vers la face inférieure qui ne nécessite pas de lubrification, est réduit, et cela diminue les fuites. Cette réduction locale de la porosité n'a cependant aucun effet contraire pour 30 le fonctionnement de l'anneau, car la zone principale de coopération du curseur avec l'anneau est la face inférieure 12 du flasque 14 et la face interne supérieure 32 du corps 34 dont la porosité reste pratiquement identique à elle-même. L'élément 22 de compression ou de repoussement, chasse l'an-35 neau 2 de sa position au-dessus de la matrice 16 (figure 2) dans celle-ci (figure 3). On élève alors suffisamment l'élément 22 au-dessus de la matrice 16 et on élève un électeur 36 qui chasse l'anneau 2 déformé comme voulu, de la matrice 16. 71 40096 7 2113879 Il faut noter sur la figure 3 que la face inférieure 8 de l'anneau 2 qui est à l'origine légèrement conique, se trouve maintenant pratiquement dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'anneau. De manière analogue, l'orientation des faces supérieure et 5 inférieure du flasque 14 est légèrement modifiée, si "bien qu'elles ont toutes deux pratiquement la même orientation. Après le, retrait de la matrice 16, on usine l'anneau 2 sur ses faces externes pour former l'anneau terminé représenté sur la figure 4. On réduit le corps 34 en formant une large gorge 38 et 10 le flasque externe 40 qui, en coopération avec le flasque 14, porte un curseur classique. On peut découper une gorge 42 pour l'huile dans la partie supérieure de l'anneau et on peut percer des passages pour l'huile, formés de canaux 44 et 46, permettant le passage de l'huile dans la gorge 42. La face inclinée 26 de l'anneau et 15 la face inférieure 12 du flasque 14 restent telles qu'elles sont, sans venir au contact d'aucun outil au cours du changement de configuration, lors du passage de la configuration de la figure 1 à celle de la figure 4. En conséquence, la porosité des surfaces de l'anneau dans les zones 12 et 32 (figure 3) avec lesquelles 20 coopère l'extrémité interne du curseur, n'est pas modifiée. De plus, les surfaces 26 et 12 qui, après leur retrait de la matrice ultérieurement au moulage, sont assez lisses, restent lisses et ne nécessitent pas d'opérations de polissage. Le procédé de l'invention destiné à la réalisation d'une 25 face interne à contre-dépouille, c'est-à-dire une face interne conique telle que le sommet du cône est du même côté du flasque 14 que la surface, permet de réaliser un anneau ayant des caractéristiques qu'on n'obtient pas lorsqu'on met en oeuvre les procédés connus de mise à la forme voulue. L'invention concerne donc non 30 seulement un procédé nouveau de réalisation d'un anneau de filature de propriétés connues, mais aussi un nouvel anneau dont les surfaces poreuses primordiales conservent leurs caractéristiques optimales de porosité, du fait de la suppression de toutes les opérations d'usinage de ces surfaces. 35 Bien qu'on ait décrit le procédé de formation des courtes faces tronconiques interne et externe d'un corps d'anneau à l'aide d'une matrice telle que représentée sur les figures 2 et 3, il 4UU96 8 2113879 faut noter qu'on peut mettre en oeuvre le procédé avec toutes sortes d'autres mécanismes capables de fournir le résultat voulu. Ainsi, les figures 5 et 6 représentent un second mécanisme permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention, la figure 5 est une 5 vue en plan montrant l'anneau 2 coopérant avec trois rouleaux coniques 48, 50 et 52 destinés à tourner sur des arbres 54, 56 et 58. Un élément rotatif 60 de compression, représenté sur la figure 6 qui est une coupe suivant les lignes 6-6 de la figure 5, a son axe 62 coïncidant avec l'axe de l'anneau 2 et s'abaisse en repous-10 sant cet anneau 2 vers le bas dans l'espace compris entre les rouleaux 48, 50 et 52, en déformant progressivement et plastique-ment le corps cylindrique de l'anneau pour lui donner une forme conique 64 analogue à celle de l'anneau de la figure 3. les phases ultérieures de traitement de l'anneau 2, après mise en forme par 15 le mécanisme des figures 5 et 6, sont les mêmes que décrit précédemment . i l'angle de la face interne du corps et de son axe peut être de l'ordre de 6°, mais ceci n'est pas une limitation à l'invention, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité 20 3 411 286. Il faut noter qu'on peut mettre en oeuvre le procédé de l'invention à l'aide de tout dispositif capable d'assurer la déformation du corps d'un anneau initial moulé de manière que la paroi et la face interne prennent la conicité voulue, sans usinage 25 ou modification de la surface, la matière conservant ainsi sa porosité au voisinage de la paroi interne. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans 30 pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. 71 40096 9 2113879 KBVEÎIDIOATIOHS 1. Procédé de réalisation d1anneaux poreux de filature en poudre de métal fritté, suivant les techniques de la métallurgie des poudres, par mise en forme d'un corps d'anneau de filature 5 pratiquement cylindrique par compression de poudre de métal dans un moule, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on soumet l'anneau ainsi/obtenu à une déformation plastique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet le corps de l'anneau pratiquement cylindrique initialement 10 réalisé à des forces radiales dirigées vers l'intérieur, de manière à assurer sa déformation plastique et à lui donner la configuration d'un tronc de cône. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on applique les forces radiales dirigées vers l'intérieur en repous- 15 sant le corps de l'anneau dans l'orifice d'une matrice dont les parois délimitent un tronc de cône. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on applique les forces radiales dirigées vers l'intérieur en repoussant le corps de l'anneau dans l'espace compris entre au moins 20 trois rouleaux coniques à l'aide d'un élément rotatif de compression. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on soumet le corps moulé de l'annsar, à un frittage avant de le déformer plastiquement. 25 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précé dentes, caractérisé en ce qu'on réalise un flasque tourné vers l'intérieur solidaire du corps pratiquement cylindrique de l'anneau par compression dans le moule. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications préeé- 30 dentes, caractérisé en ce qu'on usine un flasque externe dans la paroi du corps de l'anneau après la déformation plastique. 8. Anneau poreux de filature, caractérisé en ce qu'il est réalisé par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 35 9. Procédé de réalisation d'un anneau métallique poreux de filature, caractérisé en ce qu'on comprime de la poudre métallique dans un moule de manière à former un anneau destiné à supporter 71 40096 10 2113879 un curseur et dont la paroi a des faces interne et externe et un flasque circulaire interne voisin d'un bord de ladite face interne, on retire l'anneau du moule, on le repousse dans une matrice conique pour donner à sa paroi interne la configuration d'un court 5 tronc de cône, sans modifier de façon notable la porosité de la partie de la paroi qui est voisine du flasque interne, on retire l'anneau de la matrice, et on l'usine pour lui donner la configuration finale voulue sans toucher à la face interne du flasque interne ou à la face interne au voisinage de ce flasque interne. 10 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on fritte l'anneau après son retrait du moule et avant de le repousser dans la matrice. 11. Procédé de réalisation d'un anneau métallique poreux de filature, caractérisé en ce qu'on comprime de la poudre de métal 15 dans un moule de manière à former un anneau destiné à supporter un curseur et dont la paroi a des faces interne et externe, on retire l'anneau du moule, on le fritte, on le repousse dans une matrice conique de manière à déformer la paroi en lui donnant la configuration d'un court tronc de cône et à donner à la face interne 20 une"configuration analogue sans modifier de façon notable la porosité des parties de la paroi qui subissent les déformations les moins importantes, on retire l'anneau de la matrice et on usine les parties externes de l'anneau pour donner à celui-ci la configuration finale voulue. 25 12. Procédé de réalisation d'une paroi tronconique d'un anneau de filature réalisé en poudre de métal moulée et frittée, l'anneau ayant initialement une paroi pratiquement cylindrique, caractérisé en ce qu'on repousse l'anneau dans une matrice conique dont la forme est analogue à la forme finale nécessaire de la 30 paroi de l'anneau, ladite opération étant réalisée par application d'une pression sur une face annulaire de l'anneau, en direction parallèle à l'axe de la matrice, de manière que la face interne, de la paroi ne soit pratiquement pas touchée au cours de la phase de mise en forme et que la porosité de la partie de la paroi inter-35 ne qui est formée par le côté le plus large de la matrice conique reste pratiquement identique à sa porosité d'origine après la phase de moulage. 71 40096 n 2113879 13» Anneau de filature en poudre métallique moulée, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi interne sous forme d'un tronc de cône tel que la compacité des particules métalliques au niveau de la face interne à une certaine hauteur axiale, par rapport à 5 la compacité des particules à une autre hauteur axiale, soit pratiquement une fonction linéaire de la circonférence interne de la paroi à ces hauteurs. 14. Anneau selon la revendication 13» caractérisé en ce que les variations de la compacité des particules sont dues à une com- 10 pression supplémentaire des particules aux hauteurs correspondant aux plus faibles circonférences après l'opération primaire initiale de moulage. 15. Anneau selon la revendication 13, caractérisé en ce que la face interne est identique à ce qu'elle est après le moulage 15 initial, mise à part la compression supplémentaire des particules métalliques aux hauteurs correspondant à des circonférences réduites . 16. Anneau selon la revendication 15» caractérisé en ce que l'anneau moulé à l'origine comprend un flasque interne dont une 20 face est identique à ce qu'elle est juste après le moulage d'origine.