Brevet FR2201942A1 — publié le 19740503

La présente invention concerne le formage par rouleau d'ébauches pour obtenir des bagues intérieures et extérieures de paliers à roulement, ainsi que les bagues de paliers formées par rouleaux ainsi obtenues. en On prépare souvent des objets de forme simp w rendant compact et en frittant un métal en poudre. I1 existe diverses façons de préparer ces objets en poudre métallique. Selon un procédé, le métal en poudre est rendu compact dans un moule ou dané une matrice et ensuite fritté. tes objets obtenus sont très fragiles et ne sont pas particulièrement résistants ou denses. On peut toutefois accroitre leur résistance et leur densité par une deuxième opération aprbs frittage pour les rendre encore plus compacts après frittage, cette opération pouvant au choix autre suivie d'un second frittage. En varsnte, on peut exécuter cette seconde opération alors que l'objet est encore chaud. ta fabrication d'objets simples en poudre métallique par ces procédés permet d'obtenir des objets de forme régulière simple relativement bon marché. En tel exemple d'une forme régulière simple, pouvant etre aisément fabriquée et à bon marché, est un cylindre. Toutefois, comme on l'a noté précédemment, ces objets sont très 9agiles et ne sont pas particulièrement denses, de telle aorte qu'on ne peut pas habituellement les usiner ou les former d'autre manière qu'ils aient été rc-ndus compacts. On a maintenant trouvé de façon surprenante suivant l'invention qu'une ébauche pratiquement cylindrique en poudre métallique peut être formée par rouleau pour obtenir une bague intérieure ou une bague extérieure de palier à roulement. On pense que le formage par rouleau doit être effectué de telle manière qu'initialement l'ébauche cylindrique en poudre métallique est rendue plus dense par une opération qui à nouveau la rend compacte et qu'ensuite le métal est contraint de fluer jusqu'à la forme finale voulue de la bague de roulement. De cette manière, on élimine les problèmes de fragilité et on peut former sans fracture des ébauches en poudre métalliqse. I1 apparait que la possibilité de l'ébauche dé fluer après l'opération la rendant compacte dépend largement de sa densité et de sa ductilité. On pense également qu'initialement l'ébauche en poudre métallique doit avoir une densté relativement élevée. I1 apparait que la densité après l'opération la rendant compacte et le frittage et avant formage par rouleau doit être au moins égale à 96%, et de préférence être 98% de la densité du métal massif. Il apparait que le matériau de l'ébauche en poudre métallique doit avoir une bonne ductilité pour permettre au métal de fluer sages se briser jusqu'à sa forme lors du roulage. Ainsi, on préfère que le métal ait un coefficient d'allongement, c'est-à dire un allongement lors de la rupture, supérieure à 9%, la valeur voisine de 12% ayant donné de bons résultats. Les bagues de roulement formées par rouleau, préparées selon l'invention, présentent l'avantage important que, pendant le formage par rouleau il ne semble pas y avoir écrouissage et, par voie de conséquence, risque de fracture de la pièce (tout au moins au même degré) par comparaison avec le formage par rouleau similaire d'une ébauche massive du même métal. Par exemple, on a trouvé qu'on pouvait former par rouleau, sans fracture, des ébauches cylindriques en poudre d'acier EN 71, tandis que, lorsqu'on forme par rouleau des ébauches massives sensiblement cylindriques du même acier, celles-ci risquent de se fracturer. Par ailleurs, les bagues de roulement formées selon l'invention, sont compactes, elles ont une plus grande densité et une plus grande résistance dans les régions de leur surface où cette plus grande densité et cette plus grande résistance sont requises. Ainsi les régions de la cuvette de la bague et les surfaces cylindriques opposées du roulement ont une densité plus grande et une pluQ grande résistance à la fatigue que les autres régions de la bague de roulement. On peut produire les ébauches pratiquement cylindriques en poudre métallique pour formage par rouleau de l'une quelconque des manières exposées ci-dessus, et ces ébauches auront une forme et des dimensions très précises. En conséquence, nulles conviennent parfaitement au procédé de formage par rouleau sans autres opé rations de formage ou de mise à dimensions. Par exemple, les ébauches de poudre métallique peuvent être cylindriques, ou cylindriques avec les bords annulaires plats chanfreinés. Le formage par rouleau des ébauches de poudre métallioue permet de produire une surface roulée dont la densité avoisine 100% et, de-ce fait, les surfaces de portée des bagues de roule ment formées ont un excellent aspect poli( te formage par rouleau suivant l'invention peut s'effec tuer à froid, à chaud ou à température très élevée. En outre, on peut effectuer ce formage de toute manière appropriée en utilisant un dispositif connu de formage par rouleau. Des ébauches appropriées de poudre métallique pour former par rouleau des objets selon l'invention peuvent être par exemple, en ces aciers repÉrés SAE 4600, SAE 8600, SAE 52 100, EN 31, EN 32E et EN 24. L'invention va maintenant être décrite au moyen d'un exemple, en se référant au dessin joint, sur lequel La figure 1 représente quatre stades, j à D, du formage par rouleau d'une ébauche cylindrique en métal fritté pour obtenir une bague interne de palier à rouvrent ; et la figure 2 montre les quatre stades équivalents A à D dans le formage par rouleau d'une ébauche cylindrique de métal façonné. L'ébauche cylindrique de métal fritté 10 est représentée montée sur un mandrin tournant 12, sur la figure 1A, et elle doit être amenée à la forme d'une bague interna de palier à roulement 14 (fig. îD) at aryen d'un rouleau de formage 16 à profil approprié. Ce dernier présente une protubérance annulaire 18, de part et d'autre de laquelle sont des parties cylindriques 20 au-delà desquelles sont des flancs inclinés 22. Au début de l'opération de formage représentée sur la figure 1A, le rouleau de formage tournant 16 est avancé en direction de l'ébauche de métal fritté 10 et , le rouleau continuant à avancer, la protubérance annulaire 18 commence à former un évidement annulaire 24 dans l'ébauche 10. Au stade représenté sur la figure 1 B, la protubérance 18 provoque une augjicntation de la densité de l'ébauche sans pratiquement aucun fluage du @étal. te rouleau de formage 16 continuant à avancer en direction du mandrin 12 (ce stade est représenté sur la figure foc), le métal dans la région de l'évidement 24 est comprimé à une densité approchant 100 de la densité du métal massif, et il se produit alors un fluage du métal comme il est représenté par les flèches 26. te rouleau de formage 16 continuant à avancer, le métal continue à fluer selon les flèches 28 et 3C, de telle sorte que l'ébauche s'étale pour se conformer aux parties cylindriques 20 et aux flancs 22 du rouleau de formage. Ex même temps, la largeur de l'é- bauche augmente. La bague de palier à roulement terminée 14 est représentée sur la figure 1D. Elle a dté extrêmement comprimée et sa densité a été considérablement augmentée dans la zone 32 autour de l'évide ment annulaire 24, ce qui donne une résistance élevée à cette zone dans cquelle la bague de roulement est soumise à une forte charge en service. Par ailleurs, la bague a une surface extrêmement polie et d'un excellent fini. L'opération de formage par rouleau est seulement représentée schématiquement sur les figures 1E à AD. Normalement, il y a deux rouleaux de formage diamétralement opposés 16 qui compriment progressivement entre eux l'ébauche 10 ; cependant, çn n'a représenté qu'un seul rouleau pour des raisons de simplicité. Pour bien en montrer 9es différences avec l'en- semble précédent , les figures 2A à 2D représentent les stades de formage par rouleau d'un ébauche cylindrique façonnée 40, pour obtenir une bague interne de palier à roulement ; les stades A à D correspondent aux stades A à D de la fig. 1 Comme on le voit sur la fig. 2B, dès que commence le formage par rouleau, le métal flue selon les flèches 42, du fait que le matériau se trouve déjà à sa densité maximale. Le rouleau de formage 16 continuant à avancer, le métal continueà fluer et, au stade C, la largeur de l'ébauche 40 commence à augmenter (ce qui est représenté par les flèches 44). La bague terminée 50 est représentée au stade D (fig. 2Dg et, comme on le notera en comparant la fig. 2 à la fig. 1, le formage par rouleaux d'une ébauche cylindrique de métal massif 40 exige un fluage considérable du métal, ce qui, bien entendu, augmente les risques de fracture du métal pendant le formage par roulage. REVENDICATIONS 1 - Procédé polar exécuter une bague de palier à roulement, caractérisée en ce qu'une ébauche pratiquement cylindrique de poudre métallique est façonnée par rouleau à la forme d'une bague intérieure ou d'une bague extérieure de palier à roulement. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'avant le façonnage par rouleaux, 11 ébauche de poudre métallique a une densité d'au moins 96% de la densité du métal massif. 3 - Procédé pour exécuter une bague de palier à roulement, caractérisé en ce qu'une ébauche pratiquement cylindrique de poudre métallique est façonnée par des rouleaux de formage de telle sorte que l'ébauche soit initialement rendue compacte et donc plus dense, et qu'ensuite, l'opération continuant, le métal flue et il se forme un ou plusieurs évidements annulaires, de façon è réaliser ainsi une bague intérieure ou extérieure de palier à roulement. 4 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'avant le façonnage par rouleaux, l'ébauche de poudre métallique a une densité d'environ 98% de la densité du métal massif. 5 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le métal de l'ébauche a un coefficient d'allongement supérieur à 9%. 6 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le métal de l'ébauche a un coefficient d'allongement avoisinant 1 2% . 7 - Bague de palier à roulement, caractérisée en ce qu'elle est exécutée par le procédé revendiqué dans l'une des revendications précédentes.