Brevet FR2459297A1 — publié le 19810109

La présente invention concerne les coussinets pour véhicules automobiles et elle se rapporte plus particuliè- rement à une matière métallique à plusieurs couches pour coussinets, qui comporte une couche d'aluminium ou d'al- liage à base d'aluminium. L'invention vise également un procédé de fabrication des matières pour coussinets et de coussinets. Il doit être entendu que le terme "aluminium" utilisé dans la présente description doit être considéré comme désignant à la fois l'aluminium et les alliages à base d'aluminium. En outre, le terme "revêtement" est em- ployé dans le sens o il est utilisé dans la technique pour désigner la couche superficielle d'une matière à plusieurs couches pour coussinets qui est effectivement en contact avec un tourillon ou autre pièce mobile. Il est déjà connu, dans la technique antérieure de fabriquer un coussinet à plusieurs couches qui comporte une couche de support en acier, une couche intermédiaire en aluminium et une surface supérieure ou revêtement. L'adhérence du revêtement à la surface d'aluminium a toujours posé un problème. Habituellement, la couche de revêtement est formée par électrodéposition sur la surface d'aluminium de l'élément composite en acier et aluminium au cours d'une opération de placage comportant plusieurs phases. Cette opération de placage en plusieurs phases est onéreuse à effectuer et, du fait de sa complexité, elle est difficile à maîtriser. Dans de nombreux cas, la matière pour coussinets doit être plongée dans quatre bains de placage différents, voire davantage, et être soumise à de nombreuses opérations auxiliaires. En outre, le cous- sinet est revêtu de façon caractéristique par électrodépo- sition sous sa forme finale qui peut être celle d'une co- quille semi-cylindrique. Cette façon de procéder signifie que chaque coussinet doit être individuellement manipulé sur des appareils ou supports de placage pour obtenir un placage fiable et uniforme. Il est également connu dans la technique antérieure comme décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique N-4.071.643, de fabriquer une matière pour coussinets à plu- sieurs couches comportant une couche d'aluminium intermédiai- re en suivant ou revêtant la surface d'aluminium puis en cou- lant le revêtement sur la surface d'aluminium revêtu. Ce pro- cédé produit une matière pour coussinets qui nécessite pour sa fabrication l'exécution de deux phases de traitement dis- tinctes: une phase d'enduction et une phase de coulée du re- vêtement. Ce procédé de traitement en plusieurs phases est onéreux et il peut être à l'origine de problèmes de fiabili- té. L'invention a en conséquence pour buts - de réaliser un coussinet à plusieurs couches perfec- tionné comportant une couche d'aluminium, et de fournir un procédé de fabrication de matière pour coussinets; - qui comporte plusieurs couches, qui est extrêmement fiable et d'une fabrication bon marché; - sous forme d'une bande uniforme continue; - qui présente de bonnes propriétés, tant en ce qui concerne la résistance à l'usure que la résistance à la fa- tigue. L'invention a enfin pour but de fournir un procé- dé pour appliquer une couche de revêtement sur la couche d'aluminium d'une matière pour coussinets à plusieurs cou- ches au moyen d'une opération qui ne comporte qu'une seule phase. D'autres buts et caractéristiques de l'invention apparaîtront d'eux-mêmes ou seront indiqués ci-après. L'invention a en conséquence pour objet un procé- dé de fabrication d'une matière pour coussinets à plusieurs couches, qui consiste à fixer une matière de revêtement ex- térieur a une couche d'aluminium d'un élément composite d'a- cier et d'aluminium, en une unique opération. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une matière pour coussinets qui consiste à utiliser une matière composite qui comporte une couche de support en acier et une couche intermédiaire liée à l'acier et à faire passer la matière composite dans un bain d'une matière de revêtement fondue pour fixer d'une façon sur la- dite matière de revêtement à la couche d'aluminium de la ma- tière composite. L'invention a encore pour objet un procédé de fa- brication d'une matière pour coussinets qui consiste à uti- liser une bande de matière composite comportant une couche de support en acier et une couche intermédiaire d'aluminium liée à l'acier, à faire passer la matière composite dans un bain d'une matière de revêtement en fusion appropriée pour assurer une bonne adhérence à la couche d'aluminium, a en- lever l'oxyde superficiel de la couche d'aluminium de façon à permettre ainsi une adhérence uniforme de la matière fon- due à la couche d'aluminium, et à retirer la bande composi- te du bain en commandant simultanément l'uniformité de l'épaisseur de la couche de revêtement sur toute la largeur de la bande. L'invention a enfin pour objet un procédé de fabri- cation d'une matière pour coussinets qui consiste à utiliser une bande de matière composite qui comporte une couche de sup- port en acier et une couche intermédiaire d'aluminium liée à l'acier, à faire passer la bande composite dans un bain d'une matière de revêtement en fusion constituée par un al- liage de plomb, d'étain et de zinc, à enlever l'oxyde super- ficiel de la couche d'aluminium et à retirer la bande compo- site du bain tout en commandant simultanément l'uniformité de l'épaisseur du revêtement sur toute la largeur de la ban- de. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé 245929?. sur lequel la Fig. 1 est une vue latérale partiellement sché- matique du procédé de fabrication d'une matière pour cous- sinets suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue en perspective d'un coussi- net classique; la Fig. 3 est une vue en coupe typique du coussi- net final. Sur le dessin auquel on se référera, on a repré- senté une bande composite continue 10 qui est déroulée d'une bobine 12 et qui comporte une couche de support 14 qui est de préférence liée à une couche d'aluminium 16. Avantageuse- ment, la couche d'acier est en acier à faible teneur en car- bone et la couche d'aluminium est constituée par un alliage d'aluminium qui comprend 4% en poids de silicium, 1% en poids de cadmium, 0,15% en poids de cuivre, 0,20% en poids de ma- gnésium, le reste étant de l'aluminium. On comprend que les métaux décrits ci-dessus comme composant les couches 14 et 16 ont été mentionnés à titre d'exemple et que l'on peut tout aussi bien utiliser d'autres aciers et d'autres allia- ges d'aluminium ou de l'aluminium pur. La liaison de la couche d'aluminium 16 à la cou- che 14 pour former la matière composite est, de préférence, une liaison métallurgique produite par laminage, comme con- nu en soi dans la technique. La bande composite 10 est en- suite introduite dans une cuve 18 qui contient un bain 20 d'une matière fondue. La cuve 18 est chauffée par des moyens de chauffage classiques 22, tels que des brûleurs à gaz, pour maintenir la matière fondue du bain 20 à une tempéra- ture désirée. Suivant l'invention, le bain 20 contient une ma- tière métallique fondue qui assure une bonne adhérence à l'aluminium et qui possède également de bonnes propriétés de matière pour coussinets (à savoir: résistance à l'usure, résistance à la fatigue, résistance à la corrosion et résis- tance au grippage). Une bonne matière 21 de revêtement pour coussinets, notamment visible à la Fig. 3, est un alliage plomb/étain comportant, en outre, entre 0,2% en poids et 6% en poids de zinc et/ou de cadmium. Le zinc et/ou le cadmium assurent une forte adhérence à l'aluminium et ac- croissent la résistance de la couche de revêtement du cous- sinet. Cette liaison améliorée du revêtement à la surface d'aluminium accroît considérablement la fiabilité du cous- sinet final produit. En outre, on peut ajouter du cuivre à l'alliage de revêtement jusqu'à son niveau d'admissibilité pour apporter une résistance encore accrue. Une composition d'alliage spécifique préférée comprend 88% en poids de plomb % en poids d'étain et 2% en poids de zinc. Cet alliage assure une bonne adhérence à la surface de l'aluminium et présente également de bonnes propriétés de matière pour coussinets. Losque la bande composite est introduite au-des- sous de la face de bain 20, elle peut passer sous un rou- leau 24 qui contribue à maintenir la bande alignée et droite sur toute sa largeur. La surface d'aluminium de la bande est ensuite nettoyée pendant que la bande est plongée dans le bain pour, enlever la couche d'oxyde présente sur l'alu- minium. La surface d'aluminium peut être nettoyée par des brosses 26 actionnées par des moteurs (non représentés) ou par d'autres moyens classiques, tels que des moyens de net- toyage ultrasoniques. La bande est soutenue par des rouleaux 28 ou analogues pendant qu'elle est nettoyée. Lorsque la bande sort du bain, elle est portée par un organe de guidage 30 muni de parois latérales qui est typiquement fabriqué en graphite. L'organe de guidage supporte la bande sur son fond et sur ses côtés pour con- tribuer à maintenir la bande alignée et également pour con- tribuer à retenir la matière de revêtement pendant qu'elle est encore à l'état fondu. Une vanne ou déversoir réglable 32 positionne directement au point de sortie de la bande du bain fondu détermine la hauteur de la matière de revête- ment qui est fixée à la bande composite. La vanne caractéristi- que positionnée de façon à permettre à l'épaisseur du revêtement d'être supérieure ài l'épaisseur désirée de façon qu'une opération d'égalisation puisse être effectuée, comme on le décrira plus complète- ment ci-dessous. Des moyens de refroidissement 34 sont prévus pour refroidir la bande à sa sortie du bain. Les moyens de refroi- dissement peuvent être constitués par une buse de pulvéri- sation de trempe classique 36 qui pulvérise un fluide de re- froidissement 38 sur l'organe de guidage 30 pour provoquer la solidification de la matière de revêtement. Par conséquent, une bande 40 à trois couches qui comportent une matière de revêtement solidifiée est ensuite envoyée de préférence dans un dispositif 42 d'égalisation qui est réglable de façon à enlever la partie voulue de la couche de revêtement pour obtenir l'uniformité d'épaisseur du revêtement qui est nécessaire pour une matière0pour coussinets. Le dispositif d'égalisation 42 peut être du type classique à cou- teau qui enlève la matière 44 en surplus pendant que la ban- de 40 est portée sur un rouleau 46. La matière enlevée pen- dant l'opération d'égalisation peut être réintroduite direc- tement dans le bain pour être refondue. La bande à trois couches est alors enroulée sur une bobine 48 et elle est alors prête à être soumise aux opérations classiques de formation de coussinets qui sont connues dans la technique, pour produire un coussinet fini 50, tel que celui représen- té sur la Fig. 2. Cette bande n'a pas besoin d'être soumise à une opération de coulée de revêtement ultérieure ni à une opération de-placage. - On décrira maintenant l'invention en se référant aux exemples suivants. EXEMPLE 1 On forme une bande composite continue ayant une épaisseur de 1,8 mm environ en liant par laminage une cou- che de support en acier N'1008 à un alliage d'aluminium qui comprend 4% en poids de silicium, 1% en poids de cadmium, 0,15% en poids de cuivre, 0, 20% en poids de magnésium, le reste étant de l'aluminium, cet alliage étant connu sous la la désignation alliage SAE (Société des Ingénieurs de l'Au- tomobile des E.U.A.) n0781. Cette bande continue est ensuite introduite à une vitesse de 3,6 m/mn environ dans un bain fondu d'une matière de revêtement qui comprend 88% en poids de plomb, 10% en poids d'étain, et 2% en poids de zinc, le bain étant maintenu à une température de 3650C. Pendant que la bande est plongée sous la surface du bain, la surface d'aluminium est frottée par des brosses métalliques qui tour- nent à une vitesse de 1000 tr/mn pour enlever tout l'oxyde superficiel. Ensuite, la bande est retirée du bain et intro- duite dans un guide en graphite à travers une vanne réglée pour commander l'épaisseur du revêtement fondu à une valeur de 0,38 mm environ. Ensuite, la bande est refroidie par des jets d'eau pulvérisée qui frappent le guide de sorte que le revêtement se solidifie et peut être égalisé au moyen d'un outil du type à lame de couteau pour être amené à une épais- seur de 0,13 mm environ et la bande est ensuite enroulée. EXEMPLE Il On répète le procédé de l'exemple I à cette dif- férence près que la composition du bain est la suivante 88% en poids de plomb, 10% en poids d'étain et 2% en poids de cadmium, le bain étant maintenu à une température d'environ 3710C. EXEMPLE III On répète le procédé de l'exemple I à cette dif- férence près que l'épaisseur de revêtement fondu est de 0,15 mm. environ et que l'opération d'égalisation est suppri- mée. EXEMPLE IV On répète le procédé de l'exemple I à cette dif- férence près que la composition du bain fondu est la suivante 87% en poids de plomb, 9% en poids d'étain, 2% en poids de cadmium et 2% en poids de zinc, le bain étant maintenu à une température d'environ 3650C. EXEMPLE V On répète le procédé de l'exemple I à cette dif- férence près que la composition du bain fondu est la sui- vante: 87,5% en poids de plomb, 10% en poids d'étain, 2% en poids de zinc et 0,5% en poids de cuivre, le bain étant maintenu à une température d'environ 371 C. L'invention décrite ci-dessus fournit un procé- dé de fabrication d'une matière pour coussinets à plusieurs couches, comportant une couche intermédiaire en aluminium, procédé suivant lequel une couche de revêtement est fixée de manière sûre à l'aluminium en une unique opération. La matière de revêtement est choisie de façon à présenter une forte adhérence à la couche d'aluminium et également à présenter d'excel- lentes propriétés de matières pour coussinets. 9 2459297 REVEND ICAT IONS 1 - Procédé de fabrication d'une matière métallique à plusieurs couches pour coussinets, qui comporte une cou- che intermédiaire en aluminium ou en alliage à base d'alumi- nium, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une bande composite (10) comportant une matière de support (14) liée à l'aluminium ou à l'alliage à base d'aluminium (16) à faire passer la bande composite au-dessous de la surface d'un bain (20) d'une matière de revêtement pour coussinets à l'état fondu, à enlever l'oxyde superfi- ciel de la surface de la couche d'aluminium ou d'alliage d'aluminium pendant qu'elle se trouve au-dessous de la sur- face du bain (20), permettant ainsi d'obtenir une adhérence uniforme de la matière de revêtement fondue à la couche in- termédiaire en aluminium ou en alliage à base d'aluminium, et à retirer la lande composite du bain et à commander si- multanément l'uniformité de l'épaisseur de la matière de revêtement sur la couche intermédiaire sur toute la largeur de la bande, réalisant ainsi une couche de revêtement liée après solidification à la matière pour coussinets. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, un dispositif d'égalisa- tion (42) pour égaliser la matière de revêtement après solidification. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bain (20) de matière de revêtement est consti- tué par un alliage de plomb et de zinc et d'au moins un métal choisi dans le groupe constitué par le zinc, le cad- mium et le cuivre. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bain (20) de matière de revêtement est consti- tué par un alliage de plomb, d'étain et de zinc. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bain (20)de matière de revêtement est consti- tué par un alliage de plomb, d'étain et de cadmium. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on commande l'uniformité de l'épaisseur du revê- tement en utilisant un organe de guidage (30) comportant des parois latérales et une vanne (32). 7 - Procédé de fabrication d'un coussinet métal- lique à plusieurs couches qui comporte une couche intermé- diaire (16) en aluminium ou en alliage à base d'aluminium, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste:à partir d'une bande composite (10) comportant une matière de sup- port (14) liée à la couche intermédiaire (16), à faire passer la bande composite au-dessous de la surface d'un bain (20) d'une matière de revêtement pour coussinet fon- due constituée par un alliage de plomb et d'étain et d'au moins un métal choisi dans le groupe constitué par le zinc, le cadmium et le cuivre, à enlever l'oxyde superficiel de la surface de la couche intermédiaire (16) pendant qu'elle est sous la surface du bain de façon à permettre ainsi d'ob- tenir une adhérence uniforme de la matière de revêtement fondue à la couche intermédiaire, à retirer la bande compo- site du bain (20) et à commander simultanément l'uniformi- té de l'épaisseur de la matière de revêtement sur la cou- che intermédiaire sur toute la largeur de la bande formant ainsi sur la matière pour coussinets une couche de revêteyent liée après solidification et à-mettre la bande canposite (40) caoportant la couche de revêtanent en forme de coquille de coussinet (50). 8 - Procédé de fabrication d'un coussinet selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, en outre, des moyens d'égalisation (42) pour égaliser la matière de revêtement après solidification et avant formation de la coquille de coussinet (50). 9 - Procédé de fabrication d'un coussinet selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'alliage pré- cité contient du plomb de l'étain et du zinc. - Procédé de fabrication d'une matière métal- lique à plusieurs couches pour coussinets qui comporte une couche d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à partir d'une bande (10) comportant au moins une surface en aluminium ou en alliage à base d'aluminium, à faire passer cette bande au-dessous de la surface d'un bain (20) d'une matière de revêtement pour coussinets fondue, à enlever l'oxyde superfi- ciel de la surface de la couche (16) d'aluminium ou d'allia- ge d'aluminium pendant qu'elle est sous la surface du bain, permettant ainsi d'obtenir une adhérence uniforme de la matière de revêtement i la couche d'aluminium ou d'alliage à base d'aluminium, et à retirer la bande du bain et à commander simultanément l'uniformité de l'épaisseur de la matière de revêtement sur la couche d'aluminium ou d'allia- ge à base d'aluminium sur toute la largeur de la bande, en formant ainsi sur la matière de coussinet une couche de re- vêtement liée après solidification. 11 - Coussinet métallique à plusieurs couches ca- ractérisé en ce qu'il est fabriqué conformément au procédé de la revendication 1.