Brevet FR2193866A1 — publié le 19740222

La présente invention concerne un produit liquide chargé à action lubrifiante scsccctcte d'cotre appliqué, notamment au trempe, au pinceau et tout spécialement en acresol, partent où il est recherché en mécanique, d'une part, un efficient de glissement ou e frottement intrinsèque abaissé pendant un temps irrité à une station de pose et particulièrement de réglage, et, d'autre part, unr récupération, voire un accroissement, de ce coefficient dans les limites de ce temps et sous l'effet de produits connus, par exemple de résines diesters poîyacryliques à un seul composant, polymérisables en absence d'oxygène (à température ambiante ou légèrement surélevée par chauffage d'appoint) sous l'effet catalytique des matériaux environnants ou d'un apport de sels métalliques. Elle a spécialement en vue le problème de l'immobilisation des systèmes d'assemblage par vis. En effet l'étude du dévissage spontané met en évidence le processus suivant. - Lors du serrage d'un ensemble de pièces par une vis, la précontrainte en traction de la vis et en compression des pièces situées entre l'ancrage (partie ecrou) et l'appui (tête) de la vis, s'accompagne de facto d'une torsion de la vis, d'autant plus importante que celle-ci possède une tige amincie susceptible d'un allongement qui assure une plage appréciable de précontrainte. Cette torsion, bloquée par les couples de frottement, est sujette à se libérer dès que ceux-ci sont soumis (par variation dimensionnelle différentielle entre vis allongée et pièces compressées) à des sollicitations externes au système. - La libération de cette contrainte de torsion (qui demeure toujours dans le domaine élastique du matériau de la vis) correspond à un allongement apparent infime en valeur absolue mais non négligeable en valeur relative, et qui modifie la contrainte initiale , dès lors l'assemblage a perdu sa "caractéristique" originelle et, par un processus dont la description ntentre pas dans le présent cadre, le dévissage se poursuit inexorablement au rythme (parfois très rapide) des sollicitations externes, même de faible intensité. Il existe de nombreuses solutions pour rendre solidaire la vis de son ancrage taraudé, mais ces moyens ne valent que pour s'opposer à la phase finale du dévissage et sont inefficaces quant à la conservation de la précontrainte, essentielle à la fiabilité de la fonction d'assemblage. Le maintien de la précontrainte étant lié à l'absence de torsion de la vis (les conditions d'élasticité des matériaux des divers constituants étant supposées respectées), le procédé idéal d'immobilisation est connu et appliqué dans certains cas assez exceptionnels : c'est la précontrainte par pré-extension de la vis ou pré-compression des pièces compressées par la vis, par action soit thermique, soit mecanique. Cette méthode radicale est lourde d'astreintes et très onéreuse d'emploi. On ne peut envisager de l'utiliser dans les usages courants. La lubrification par graissage avec un lubrifiant solide, dit "sec", des tiletages apporte une notable réduction des torsions dans les assemblages visses, mais, en contrepartie, le dévissage exigeant un couple plus faible que le vissage, la lubrification doit s'accompagner d'une immobilisation positive de la vis dans son ancrage, moyen souvent onéreux et lui-meme de fiabilité limitée. L'usage des résines liquides du type diester polyacrylique polymérisant sous l'effet catalytique d'ions métalliques à température ambiante, en l'absente d'oxygène et/ou à chaud, tend à se généraliser par sa commodité d'emploi pour remplir ce rôle de liaison positive vis-ancrage ; malheureusement leur emploi est incompatible avec les graisses ou huiLes. De même, leur emploi, après application d'une couche de lubrifiant sec, se révèle sans effet, car on n'obtient pas une polymérisation correcte, même avec un activateur. On a, par contre trouvé, suivant la présente invention, que la polymérisation des résines destinées à l'immobilisation des organes d'assemblage par vis se réalisait dans de bonnes conditions si l'on utilisait comme produit à action lubrifiante temporaire un produit composite comprenant un lubrifiant solide, en suspension dans un liquide évaporable, et un élément susceptible de permettre la polymérisation ultérieure d'une résine. L'invention a ainsi pour objet un produit à action lubrifiante temporaire, caractérisé en ce qu'il est constitué par le mélange, dans un solvant évaporable, d'un corps solide à bas coefficient de frottement, tel que du graphite, du bisulfure de molybdène, finement divisé, et d'un activateur des réactions ioniques à la surface des matériaux passifs tels que des sels d'argent, de cuivre, de molybdène. On peut notamment utiliser comme solvant du trichloréthane 1-1-1. Le produit à action lubrifiante temporaire est, dans le cas d'un assemblage par vissage, déposé en couche mince sur le filetage et (non obligatoirement) à l'interface de l'écrou éventuel et des éléments à serrer, de manière que le couple de serrage correspondant à une tension axiale (précontrainte) donnée soit nettement inférieur à celui obtenu à sec et du même ordre au moins que celui obtenu par une lubrification classique. L'action complémentaire du lubrifiant à action temporaire se produit par application d'une résine liquide, par exemple de la famille des diesters, qui polymérise sous l'effet entre autres de l'activateur inclus dans le lubrifiant. Un tel mode d'assemblage vissé se particularise en ce qu'il nécessite à tension axiale de précontrainte donnée, un couple de serrage très diminué et, après polymérisation de la résine, un couple de dévissage très augmenté par rapport aux couples relevés dans un vissage à sec, ou encore, un couple du même ordre de grandeur au vissage et très augmenté au dévissage par rapport à ceux relevés dans un vissage classiquement lubrifié. L'invention a également pour objet un mode d'utilisation du produit à action I.?ríIiante aemtporaireç caractérisé en ce qu'on effectue successivement les opérations suivantes : les organes d'assemblage sont enduits du produit à action lubrifiante temporaire ; on laisse ou fait évaporer le solvant ; on dépose une résine polymérisable sur les organes d'assemblage ; on visse jusqu'à obtention e la précontrainte cherchée ; on laisse polymériser la résine. L'assemblage est alors prêt à être utilisé et il offre alors un maximum de fiabilité. Des essais ont été réalisés avec un produit à action lubrifiante temporaire composé de graphite en suspension colloïdale dans du tricbloréthane 1-1-1, mélange avec un activateur à action lente (LOCQUIC "N" de la gamme des produits commercialisés par la Loctite Corporation), dilué également dans du trichloréthane 1-1-1. Ce produit lubrifiant a été déposé par pulvérisation au moyen d'un pistolet à air sous pression sur les filetages et faces de contact d'écrous avec une entretoise-capteur servant à étalonner les efforts axiaux de contrainte de l'assemblage. Après l'évaporation du solvant, facilitée par passage en étuve entre 50 et 80 , on a appliqué des résines polymérisables produit LOCTITE grades 74 et 41 commercialisé par la Loctite Corporation). Le vissage a été effectué à la clé dynamométrique, le contrôle de la précontrainte correspondante étant effectué sur pont d'extensométrie statique relié aux jauges du capteur. Après polymérisation, à température ambiante et durée suffisante eu égard a l'emploi d'un activateur ralentisseur, le déblocage a été mesuré à la clé dynamométrique. Les résultats ont donné les ordres de grandeur suivants - couple de serrage (dont dépend avec un coefficient de proportionnalité le couple de torsion dans l'assemblage) : trois fois plus faible qu a sec, deux fois plus faible qu'avec le produit LOCTITE, de la Loctite Corporation, à l'état fluide (liquide non polymérisé); une fois et demie plus faible qu'avec la graisse minérale; - couple de dévissage : quatre-cinquièmes de celui nécessité par un assemblage immobilisé avec le même produit LOCTITE, de la Loctite Corporation, utilisé classiquement, quadruple de celui nécessaire sur l'assemblage lubrifié à la graisse minérale. On constate que cette technique permet de conserver quasi intégralement la qualité de la liaison vis-ancrage obtenue avec une résine polymérisable utilisée seule et jugée expérimentalement satisfaisante par les utilisateurs, tout en n'introduisant, lors du vissage, que des contraintes parasites de torsion de l'ordre de la moitié de celles obtenues avec la résine à l'état liquide ou des deux-tiers de celles obtenues avec un graissage à la graisse minérale. On a obtenu ces résultats particulièrement satisfaisants avec un mélange de graphite et d'activateur aux sels de cuivre, à la concentration maximale suivante 140 parties de graphite pour 1000 (en volume) 25 parties d'activateur aux sels de cuivre pour 1000, dans un solvant chloré, qui représente donc au moins 835 parties pour 1000. L'accroissement de la proportion de solvant facilite le dépôt en couche mince, c'est-à-dire la rapidité de séchage, évite le "bourrage" dans les filets, augmente la solidité de l'assemblage en accroissant le rendement de la polymérisation. L'emploi d'un activateur-ralentisseur de prise est justifié par la nécessité de polymériser la résine au travers du film de lubrifiant sec et de permettre ainsi son ancrage sur le matériau support et par la conservation du pouvoir activateur malgré la présence d'un matériau inerte ou passif : le lubrifiant solide. L'application de la présente invention donne les résultats suivants - le mélange intime du lubrifiant sec et de l'activateur assure la polymérisation de la résine au travers du film lubrifiant afin d'assurer un accrochage analogue à celui obtenu en employant la résine de manière classique dans les mêmes conditions d'activation sur les surfaces des pièces en contact - on emploie un seul produit (lubrifiant-activateur en suspension dans un liquide support), que l'on peut appliquer, en série, bien avant l'opération d'assemblage - la résine est appliquée au moment même de l'opération d'assemblage, comme habituellement - on obtient au montage, un couple de frottement inférieur à celui obtenu par une lubrification classique - on obtient, après polymérisation, un couple de frottement supérieur à celui obtenu par montage non lubrifié (dit à sec). Il est à noter également que le produit obtenu après polymérisation est soluble dans le diméthyl formamide. Le produit à action lubrifiante temporaire objet de l'invention est tout particulièrement apte à résoudre le délicat problème de la fiabilité des assemblages vissés, en apportant, outre une bonne liaison de la vis avec l'écrou ou avec le taraudage, une réduction notoire des contraintes de torsion inhérentes, dans le système hélicotdal, à l'obtention d'un effort de traction suivant l'axe de la vis. Il trouve application chaque fois que l'on désire un coefficient de frottement particulièrement bas pendant une opération de montage ou de réglage, et après un certain laps de temps un accroissement notable de ce coefficient de frottament en vue de fixer, sans autre intervention, la position relative des éléments ainsi assemblés. REVENDICATIONS Produit O action lubrifiat-te temporaire, caractérisé en ce qu'il est institué par te mélange dan un solvant évaporable d'un corps solide à bas coefficient de frottement, tel que du graphite, du bisulfure de molybdène, finement divise, et d'un activateur des réactions ioniques à la surface des matériaux passifs tels que des sels d'argent, de cuivre, de molybdène. 'J Produit à action lubrifiante temporaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant est du trichloréthane 1-1-I. 3/ Produit à action lubrifiante temporaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu il est constitué de graphite et d'activateur aux sels de cuivre dans un solvant chloré, à la concentration maximale en volume de 140 parties de graphite pour 1000 et de 25 parties d'activateur pour 1000. 4/ Mode d'utilisation du produit à action lubrifiante temporaire selon l'une des revendications 1 à 3, dans des organes d'assemblage par vissage, caractérisé en ce qu'on effectue successivement les opérations suivantes : les organes d'assemblage sont enduits dudit produit ; on laisse évaporer le solvant ; on dépose une résine polymérisable sur les organes d'assemblage; on visse jusqu'à obtention de la précontrainte cherchée; on laisse polymériser la résine.