Brevet FR2429371A1 — publié le 19800118

La présente invention concerne un article en un matériau massif autolubrifié comportant un lubrifiant à l'état solide noyé dans une surface de glissement pratiquée sur une matrice et elle vise, plus spécialement, un article en un matériau massif autolubrifié capable de glisser aussi bien suivant une direction que suivant la direction perpendiculaire. On connait déjà des articles en un matériau massif autolubrifiés comportant un lubrifiant à l'état solide (par exemple du graphite ou du bisulfure de molybdène) noyé dans des surfaces de lubrification (surfaces de glissement) en divers métaux. La pellicule lubrifiante formée par un lubrifiant à l'état solide (par exemple du graphite) diffère de celle qui est formée par un lubrifiant à l'état liquide (par exemple de l'huile lubrifiante) par le fait qu'elle ne possède aucune fluidité, de telle sorte que lorsque cette pellicule de lubrifiant à l'état solide s'échappe, on ne peut pas la récupérer; c'est pourquoi, depuis longtemps, on s'est efforcé d'empêcher la pellicule lubrifiante de s'échapper.Malgré tout, avec les matériaux à l'état solide-autolubrifiés de ce type on ne parvient pas à obtenir une bonne lubrification à la fois suivant une direction et suivant la direction perpendiculaire. L'invention a pour objet un article en un matériau massif autolubrifié comportant un lubrifiant à l'état solide noyé dans une surface d'une matrice en métal et ayant pour roule d'assurer une bonne lubrification à la fois suivant une direction et suivant la direction perpendiculaire. L'invention a également pour objet un matériau massif autolubrifié comportant un lubrifiant à l'état solide noyé dans des cavités de forme circulaire pratiquées dans une face d'une matrice métallique, ces cavités circulaires étant disposées de manière à assurer une lubrification telle que la faible fluidité du lubrifiant solide puisse etre compensée et que la pellicule lubrifiante constituée par ce lubrifiant à l'état solide ait le moins possible tendance à s'échapper, de façon à permettre la lubrification aussi bien suivant une direction que suivant la direction perpendiculaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation. Sur ces dessins : La Figure 1 représente la position relative de deux cavités circulaires voisines faisant partie d'une série de cavités circulaires pratiquées à la surface d'une matrice métallique d'un matériau massif autolubrifié; La Figure 2 est une vue en plan d'un article en un matériau massif autolubrifié selon l'invention; et La Figure 3 est une vue en plan d'un article en un matériau massif autolubrifié, comportant des cavités circulaires qui ne sont pas disposées conformément au principe de l'invention. I1 est préférable que les cavités pratiquées à la surface d'une matrice métallique et destinées à recevoir un lubrifiant à l'état solide, aient une forme circulaire, car, gr ce à cette forme : 1) la résistance mécanique de la matrice métallique ne se trouve pas fortement diminuée; 2) l'influence de la direction des déplacements de la pièce sur la lubrification est faible et, 3) les cavités circulaires sont faciles à réaliser. On prévoit un grand nombre de telles cavités circulaires à la surface de la matrice métallique que l'on désire lubrifier et il est préférable que la surface totale occupée par ces cavités circulaires représente de 25 à 300 de la surface de la matrice métallique. Il est bon également que la surface de chacune de ces cavités circulaires soit relativement faible, de façon à ne pas trop diminuer la résistance mécanique de cette matrice.On introduit dans chacune de ces cavités circulaires un lubrifiant à l'état solide consistant en graphite, bisulfure de molybdène ou un mélange de ces corps, et, par conséquent, la surface totale de ce lubrifiant à l'état solide disposé à la surface de la matrice selon l'invention représente environ de 25 à 30 % de la surface totale. I1 est nécessaire que ces cavités circulaires, dans chacune desquelles on a introduit le lubrifiant à l'état solide, soient disposées de manière qu'un certain nombre d'entre elles se trouve au moins en partie disposé suivant une direction de déplacement de la pièce mobile à lubrifier. I1 faut donc, si l'on veut assurer la lubrification aussi bien suivant une direction que suivant la direction perpendiculaire, qu'il y ait, au moins en partie, des cavités disposées suivant l'une de ces deux directions et des cavités disposées suivant la direction perpendiculaire. Autrement dit, si l'on considère l'une quelconque des cavités circulaires, il faut qu'elles soient orientées, avec l'une des cavités immédiatement voisines, suivant une certaine direction, et avec une autre cavité immédiatement voisine, suivant la direction perpendiculaire. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne une matrice en métal, la référence 2 désigne des cavités circulaires pratiquées dans une surface à lubrifier de cette matrice et la référence 3 désigne un lubrifiant à l'état solide introduit dans chacune de ces cavités circulaires de manière telle que la surface libre de ce lubrifiant solide soit confondue avec la surface à lubrifier de la matrice.Si l'on appelle P la distance entre les centres de deux cavités circulaires voisines, R, le diamètre de chacune des cavités, O l'angle formé par la droite passant par les centres des cavités avec une direction donnée A et B la direction perpendiculaire à cette direction A, la condition pour qu'il y ait des cavités circulaires disposées suivant les deux directions A et B s'exprime par la relation P sin e (I) P cos # Or, lorsque e satisfait à l'inégalité 0 # # # 45 , on a : sin # # cos # et, lorsque # satisfait à l'inégalité 45 # # L'expression (1) devient alors P P Par ailleurs, lorsque la distance P entre les centres de deux cavités circulaires voisines diminue, les cavités se touchent, ce qui diminue considérablement la résistance mécanique superficielle de la matrice; il faut donc, pour que deux cavités circulaires voisines ne se touchent pas que l'on ait la relation : R Par conséquent, pour que l'on ait des cavités circulaires disposées au moins partiellement suivant les deux directions A et B et qu'en mtme temps ces cavités ne se touchent pas, il faut que les expression (2) et (3) soient satisfaites toutes deux; autrement dit, si l'on a 0 R si l'on a 45 # # R La Figure 2 représente une forme de réalisation suivant laquelle l'article en un matériau massif autolubrifié comprend une matrice 1 en un alliage d'aluminium et de bronze, une série de cavités circulaires 2 situées à une certaine distance les unes des autres et dont chacune a un diamètre de 10 mm et un lubrifiant 3 à l'état solide, consistant en du graphite, du bisulfure de molybdène ou leur mélange, logé dans chacune de ces cavités circulaires. Le glissement de la pièce que l'on déplace sur cet article en un matériau massif autolubrifié s'effectue suivant les directions C C et D - D; l'angle e que fait la droite passant par les centres de deux cavités circulaires voisines avec la direction C - C est de 420, le diamètre R de chacune des cavités circulaires est de 10 mm, et la distance P entre les centres de deux cavités voisines est de 13 mm, de sorte que les relations (4) sont satisfaites. L'article en un matériau massif autolubrifié 0 On décrira ci-après, å titre d'exemple, un essai de glissement effectué avec une pièce mobile en fonte grise FC-25 sur cet article massif autolubrifié o( , dans des conditions telles que la pression exercée soit de 200 kg/cm2 et que la vitesse de glissement soit de 5 m/mn. Après 180.000 opérations de glissement, le coef ficient de frottement de cet article en un matériau massif auto- lubrifié n'a pas varié, aussi bien suivant une direction que suivant la direction perpendiculaire, et la lubrification se révèle satisfaisante. La figure 3 correspond à un exemple d'article en un matériau massif autolubrifié ne satisfaisant pas à la condition imposée par l'expression (4) en ce qui concerne la position relative des cavités circulaires. Sur cette figure, les deux directions de glissement de la pièce mobile sont indiquées par les droites C2- C' et D' - n' L'angle e formé par la droite C' - C' et:par la droite qui passe par les centres de deux-cavités circulaires voisines est de 300, le diamètre R de chacune des cavités circulaires étant de lO-mm et la distance P entre les centres de deux cavités voisines étant de 17 mm. Dans ce cas, l'inégalité qui figure à gauche de l'expression (4) est satisfaite mais l'inégalité de la partie de droite ne l'est pas.L'article > en un matériau massif autolubrifié comportant des cavités circulaires disposées de cette manière a une longueur de 80 mm suivant la direction C' - C' et une longueur de 72 mm sur la direction D' - n', comme dans le cas de la forme de réalisation représentée sur la figure 2. I1 est prévu 18 cavités circulaires contenant le lubrifiant à l'état solide et la surface totale occupée par ce lubrifiant représente 25 % de la surface lubrifiante. On a procédé à un essai de glissement effectué dans les mêmes conditions que dans le cas de la forme de réalisation selon l'invention, représentée sur la figure 2. Ce nouvel essai donne un résultat satisfaisant analogue à celui du premier cas, en ce qui concerne le glissement suivant la direction C' - C' mais, par contre, dans le cas de glissement suivant la direction D' - D' et après 259 opérations de glissement seulement, il se produit un étalement du lubrifiant sur la surface de glissement (surface lubrifiante) et le coefficient de frottement augmente brusquement. Ces essais indiquent que la disposition,selon l'invention, des cavités renfermant le lubrifiant à l'état solide permet d'obtenir un article en un matériau massif autolubrifié capable d'assurer une bonne lubrification pendant une longue durée suivant deux directions perpendiculaires entre elles. I1 va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATION Article en un matériau massif autolubrifié, qui comprend une matrice présentant une face lubrifiée, une série de cavités circulaires sur cette face lubrifiée de la matrice et un produit lubrifiant à l'état solide placé dans chacune de ces cavités circulaires de manière que sa surface libre sùit confondue avec la surface lubrifiante de la matrice, caractérisé en ce que lesdites cavités circulaires sont disposées de manière à satisfaire aux relations suivantes : : R l'on a 0 45 , et R P étant la distance entre les centres de deux cavités circulaires voisines, R étant le diamètre de chacune des cavités circulaires et e étant l'angle formé par la droite joignant les centres de deux cavités circulaires avec une direction donnée, cette disposition étant telle que le pouvoir lubrifiant subsiste longtemps aussi bien suivant cette direction que suivant la direction perpendiculaire.