Brevet FR2141660A1 — publié le 19730126

La présente invention concerne la finition intérieure de cylindres de vérins hydrauliques, de palans pneumatiques, d'amortisseurs, de trains d'atterrissage, d'accumulateurs hydrauliques, de corps de pompes, de paliers de roulement, et, d'une façon générale, de toute pièce métallique creuse nécessitant une finition intérieure en vue de recevoir de façon étanche ou sans grippage un organe tournant ou coulis;ant. En général, la finition intérieure de telles pièces se fait en partant de tubes d'acier ou de pièces étirées, moulées ou forgées, dont l'intérieur est rendu lisse par enlèvement de métal (tournage, alésage, rectification ou rodage), ou encore par déformation et écrasement du métal (étirage, fluotournage, martelage, brunissage ou galetage), et un chromage termine quelquefois ce travail. Pour obtenir un fonctionnement optimum, il est nécessaire de respecter des tolérances serrées, et il faut en outre que, dans une fabrication en série, toutes les pièces obtenues soient identiques et présentent les mêmes qualités. L'invention permet de réaliser ces conditions économiquement en suppri.nant toutes les opérations d'usinage et en les remplaçant par un sertissage en matière plastique ou en résine, choisi en fonction des besoins et, de préférence, en polytétrafluoréthylène (P.T.F.E.) ou en polyamide. Un procédé pour l1usina'e intérieur de pièces métalliques creuses, par exemple cylindriques, destinées à recevoir un organe coulissant ou rotatif, est caractérisé suivant 1'invention en ce qu'il consiste à réaliser un chemisage en r sine synthétique ou en matière lulastique, par exemple en polytétrafluoréthylène ou en polyamide, auquel le "fini" de surface nécessaire à une bonne adaptation de l'organe mobile est donné par le noyau utilisé pour le moulage de ce cheaisa2e, ce dernier étant réalisé soit dans un moule aprs quoi il est démoulé et fixé à l'intérieur de la pièce mJtallique à usiner intérieiwetaent, soit directement dans la pièce, l'injection de la résine ou de la matière remire se faisant dans les deux cas par tout moyen connu approprié, et, éventuellement, en cas de moulage direct dans a pive, le noyau pouvant être constitué par l'org:ine même à adapter. Par ailleurs, l'invention vise également une pièce me- tallique creuse destinée à recevoir un organe coulissant ou rotatif, et caractérisée par un chemisa-e interielr en résine synthé tique ou en matière plastique, par exemple en polytétrafluoréthylène ou en polyamide, avec lequel est en contact l'organe coulissant ou rotatif. Sur les dessins annexés, on a représente schématique- ment et à titre d'exer:ples divers modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une coupe longitudinale d'un cylindre chemisé suivant l'invention. La figure 2 est une coupe analogue montrant comment on peut réaliser un che2lisage dans un cylindre fermé à une extrémi té, par exemple le cylindre d'un vérin. La figure 3 est une coupe analogue montrant comment on peut réaliser un chemis-e pour un palier d'extrémité d'une pièce cylindrique rotative. La figure 4 est une coupe analogue montrant comment on peut réaliser un chemisage dans deux cylindres qui se coupent à angle droit. Sur la figure 1, on voit un cylindre 1 ouvert aux deux bouts et dans lequel doit coulisser un piston non représenté. Pour éviter d'avoir à usiner mécaniquement l'alésage du cylindre 1 de façon à lui donner la finition nécessaire à un bon coulissement du piston, on coule un chemisage 2 en résine synthétique ou en une matière plastique telle que du polytétrafluoréthylène ou un polya mide. Ce chemisage peut être coulé sur place, par n'importe quel moyen connu, avec utilisation d'un noyau 3 dont la surface extérieure est usinée de arçon à contrer à la surface intérieure du chemisage les propriétés superficielles désires. Cet usinage extérieur est beaucoup plus facile > réaliser qu'un usinage intérieur du cylindre 1.Après coulage du chemisage, le noyau 3 est retiré et replacé par le piston. Le cylindre 1 peut, le cas éché ant, recevoir des couvercles extrêmes munis s'il y a lieu d'orifices pour le passage d'une tige de piston. Dans le cas de la figure 2, on doit chemiser de même un cylindre borgne 1A. A cet effet, le fond fixe 4 du cylindre lA est percé d'un trou axial 5 pour l'introduction de la matière qui constituera ie chemisage 2A. l'autre extrémité du cylindre est fermée par un fond amovible 5 percé d'une ouverture centrale pour le passage d'un noyau 3 qui laisse libre, au voisinage du fond 4, une distance égale à l'épaisseur du chemisage 2A. Si la pièce qui doit coulisser dans le cylindre 1A a sur une longueur suffisante le même diamètre que le noyau 3, elle peut servir de noyau, et le fond 6 peut, après moulage du caeilsage, être -léfinitivement fixé en place.Si, au contraire, la pièce a le diamètre du noyau 3 sur une longueur trop faible, le fond arnovible 6 qui a servi au moulage est remplace par un fond percé d'un trou de diamètre appro pri au passage de la partie correspondante de la pièce coulissante. Dans le cas de la figure 3, on doit chemiser un palier formé de deux cylindres concentriques 7 et d dont les diamètres sont différents, pour recevoir l'extrémité amincie en 9,10 d'un arbre 11. Ce palier est porté par un support 12 de préférence en une pièce avec lui. Dans ce cas, on utilise comme noyau une pièce ayant la forme de l'arbre 11 et de son extrémité 9,10, et, si on le désire, on peut prévoir dans la paroi interne du cylindre 8 de plus grand diamètre une orge annulaire 13 pour un joint étanche. On coule un chemisage 2A qui peut éventuellement utiliser comme noyau l'arbre définitif lui-meme. Enfin, dans le cas de la figure 4, on doit chemiser deux cylindres 14, 15 qui se coupent angle droit et dont l'un est fermé par un fond 16. On y coule un chemisage 2C à l'aide de trois noyaux 3, 3A, 3B introduits comme le montre la fiure. Bien entendu, on peut dans certains cas prolonger le chemisage à l'extérieur du cylindre, par exemple pour former un joint entre deux tronons ie cylindres maintenus assemblés bout à bout par des brides que sép & re alors la matière du chemisage. Dans certains cas, il est possible de réaliser le chemisage dans un moule dont le noyau est convenablement surfacé, et de placer après démoulage le chemisage terminé dans la pièce à garnir, où il est fixé par tout moyen approprié, par exemple par collage. Bien entendu, on détermine les dimensions et les quali- tés de surface du noyau de moulage en fonction de la nature et des caractéristiques de la matière moulable, notamment de son retrait, et en fonction de l'utilisation envisagée, c'est--dire en définitive des qualités que doit présenter le chemisage par rapport à l'organe interne coulissant rotatif : par exemple7 autolubrifiant , étanche, isdant électrique, etc... le corps de la pièce dans laquelle est exécuté un chemisage plastique ou qui revoit une chemise plastique, le moule servant éventuellement à la réalisation de ce chemisage, et le noyau, peuvent savoir des profils autres que cylindriques. Ils peuvent être constitués d'un ou de plusieurs éléments, être en divers métaux ou alliages, présenter des orges, des chanabrages, des cavités, des évasements, et recevoir des pièces rarportées, soudées, emboîtées, vissées ou articulnes. On peut aussi réaliser à l'intérieur des moules ou des pièces plusieurs creux parallèles ou non et même ayant des diamètres différents. La matière plastique ou la résine peut aussi être arme ou comporter une charge, ou encore être ancrée à im support métallique. La surface interne du chemisage peut aussi, après mise en place, être éventuellement retouchée, ébavurée, polie, trait0'e ou revêtue de toute matière améliorant ses qualités. L'introduction de la résine ou de la matière plastique peut être faite par tout procédé connu et approprié au produit utilisé (coulée, injection, autodiffusion, frittage, etc...). L'invention permet de réunir les qualités raécaniques des métaux aux qualités et aux facilités de moulage, d'étanchéité, de glissement et de résistance à la corrosion des matières plastiques. Selle réduit les temps et les coûts de fabrication. Enfin, elle touche les domaines les plus divers d'utilisation des ensembles de pièces qui tournent ou coulissent avec précision et par rapport auxquelles on doit assurer l'étanchéit, le centrage ou la résistance à l'usure. On peut ainsi, par exemple, réalise économiquement une pompe ou une seringue destinée à certains acides et qui doit réunir les qualités de légèreté, de résistance à la pression, et de faible prix de revient. Cette réalisation nécessiterait autrement l'emploi d'acier inoxydable, très coûteux en ce qui concerne le prix et les frais d'usinage. D'autre part, d'une faon générale, l'invention permet de réaliser un cylindre dont 'int-rieur est de section carrée, ovale ou complexe, ce que ne permettent pas facilement les autres procédés connus d'usinage mécanique (tournage, alésage, rodage ou galetage). Elle permet aussi la réalisation de cÀemisage de corps de robinets à boisseau ordinaire, à boisseau foncé, à piston, à boisseau sphérique, et de vannes assurant à la fois l'étanchéité, l'absence de grippage et la résistance à l'usure et aux acies, aux produits chimiques en général ou aux produits alimentaires. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour l'usinage intérieur de pièces métalliques creuses, par exemple cylindriques, destines à recevoir un organe coulissant ou rotatif, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un cÎqemisage en une résine synthétique ou en une matière plastique, par exemple en polytétrafluoréthylène ou en polyamide, auquel le nfini" de surface nécessaire à une bonne adaptation de l'organe mobile est Sonné par le noyau utilisé pour le moulage de ce chemisage, ce vernier étant réalisé soit dans un moule et, après démoulage, étant fixé à l'intérieur de la pièce métallique à usiner intérieurement, soit directement dans cette pièce, l'injection de la matière c()nstitutive du chemisage se faisant dans les deux cas par tout moyen connu approprié. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moulage se fait directement dans la pièce et que le noyau peut éventuellement etre constitué par l'organe même à adapter. 3 - Pièce métallique creuse destinée à recevoir un organe coulissant ou rotatif, caractérisée par un chemisage en une résine synthétique ou en une matière plastique, par exemple en polytétrafluoréthylène ou en polyamide, avec lequel est en contact l'organe coulissait ou rotatif.