Brevet FR2476514A1 — publié le 19810828

L'invention concerne une bague annulaire, par exemple cylindrique ou à contour polygonal, contenant une multitude de particules solides ayant de préférencevun calibre ou une granulométrie déterminée, ainsi que les procédé et dispositif de fabrication d'une telle bague. Dans la technique actuelle, on n'est pas encore parvenu à réaliser une bague, contenant une multitude de billes ou de particules solides réparties dans l'épaisseur de la bague en une couche régulière et uniforme suivant le contour de la bague. L'invention a précisément pour but de satisfaire ce besoin, et propose un procédé de fabrication d'une telle bague, caractérisé en ce qu'il consiste à répartir, par centrifugation, les particules solides telles que des billes en une couche annulaire régulière, de section et de dimensions prédéterminées, dans laquelle les billes ou particules sont sensiblement jointives, à couler sur cette couche annulaire de billes ou de particules un matériau fondu destiné à les enrober en formant une bague annulaire, et à refroidir ou laisser refroidir le matériau fondu. L'invention concerne également un dispositif pour l'exécution de ce procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient ou moule tubulaire, des moyens d'entratnement en rotation de ce récipient autour de son axe longitudinal, et des moyens d'amenée de matériau fondu, par exemple de métal, à l'intérieur du récipient. L'invention concerne également une bague annulaire, contenant une multitude de particules solides telles que des billes noyées dans le matériau de la bague, caractérisée en ce que ces particules ou billes sont réparties régulièrement dans l'épaisseur de la bague en une couche annulaire uniforme dans laquelle elles sont sensiblement jointives. Selon une autre caractéristique de l'invention, les billes ou particules affleurent la surface extérieure de la bague. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'épaisseur de la bague est sensiblement égale au diamètre des billes. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'une bague selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de cette bague selon la ligne II-II de la figure 1; et - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de fabricatinn de cette bague. La bague 10, représentée schématiquement dans les figures 1 et 2, est annulaire cylindrique, à section circulaire et est d'épaisseur constante. Elle contient,noyée dans son épaisseur, une multitude de billes 11, qui sont réparties en une couche annulaire cyliindrique uniforme, dans laquelle elles sont sensiblement jointives. L'épaisseur de la bague 10 est sensiblement égale au diamètre des billes 11 et la hauteur de cette bague est sensiblement égale à la hauteur de la couche cylindrique de billes 11, de sorte que celles-ci affleurent les surfaces cylindriques externe et interne de la bague ainsi que ses surfaces annulaires d'extrémité. On a representé schématiquement en figure 1 les sommets 12 des billes 11 qui affleurent les surfaces de la bague 10. Selon l'invention,les billes 10 ont une densité ou masse volumique supérieure à celle du matériau de la bague 10 dans lequel elles sont noyées. Dans un mode de réalisation préféré, les billes 11 sont en acier, et le matériau de la bague 10 est un alliage léger, tel que de l'aluminium ou l'alliage connu commercialement sous la dénomination de 11ZAMAc11. On peut, bien entendu,utiliser d'autres matériaux pour la bague 10, par exemple des matériaux plastiques. Le dispositif de fabrication d'une telle bague, réprésenté schématiquement en coupe longitudinale en figure 3, comprend essentiellement un récipient ou moule cylindrique tubulaire 15 qui est solidaire par son fond 16 d'un plateau cylindrique coaxial 17 pouvant être entraîné en rotation selon la flèche 13 autour de son axe, par exemple horizontal, 14, formant également l'axe longitudinal du moule 15. Le moule cylindrique tubulaire 15 peut être monté par vissage sur une partie cylindrique 18 du plateau 17, pourvue d'un filetage extérieur coopérant avec un filetage de la surface cylindrique interne du fond 16 du moule 15. Quand le moule 15 est solidarisé du plateau rotatif 17 de cette façon, la face frontale 19 de la partie 18 délimite I le fond du vo lume interne utile du moule 15. Sur l'extrémité opposée du moule 15 est monté, par exemple au moyen de vis non représentées, un flasque annulaire 20 ayant un diamètre extérieur sensiblement égal à celui du moule 15, et un diamètre interne inférieur à celui du moule, de façon à former à l'extrémité avant du moule un rebord annulaire interne 21 qui délimite à l'avant le volume interne utile du moule 15. Ce moule 15 peut être réalisé en acier, et sa surface cylindrique interne peut être pourvue d'un traitement de surface, d'un type courant utilisé en fonderie. Des moyens de refroidissement forcé du moule 15 sont également prévus, par exemple des moyens, non représentés, d'aspersion d'eau sur la surface cylindrique extérieure du moule. Les moyens d'entrainement en rotation du plateau 17 autour de son axe 18 sont du type à vitesse variable, permettant de faire varier la vitesse de rotation du plateau 17 entre une valeur nulle et une valeur de l'ordre de 4000 à 5000 tours/minute pour une bague ayant un diamètre extérieur de l'ordre de 9 cm. Le procédé de fabrication d'une bague selon l'invention est le suivant Le moule 15 étant immobile, on y place une quantité de billes 11 qui est prédéterminée de telle sorte que, quand les billes ll seront réparties en une couche cylindrique annulaire unique sur la surface interne cylindrique du moule 15, elles seront sensiblement jointives et recouvriront toute la surface interne du moule entre la face frontale 19 de la partie 18 et le rebord interne 21 du flasque 20, comme représenté en figure 3. Quand les billes 11 ont été placées à l'intérieur du moule 15, on entrain le plateau 17, et donc le moule 15,en rotation autour de l'axe 14, à une vitesse progressivement croissante.Par effet de centrifugation, les billes ll se répartissent sur la surface interne du moule 15 pour former une couche cylindrique unique et régulière dans laquelle elles sont sensiblement jointives. Pour faciliter la formation de cette couche,on peut lubrifier les billes 11 au moyen d'un lubrifiant à base de graphite, qui sera ensuite éliminé par chauffage lors de l'amenée du matériau fondu destiné à enrober les billes 11 pour former la bague 10. Des moyens sont également prévus pour contrôler la régularité et l'uniformité de la couche de billes 11 formée sur la surface interne du moule 15, ces moyens comprenant par exemple une tige ou un doigt introduit à l'intérieur du moule 15 et écarté de la surface cylindrique interne de celui-ci d'une- distance légèrement supérieure au diamètre d'une bille 11. Quand la répartition des billes est correcte, on augmente encore la vitesse de rotation du plateau 17, afin de coneerver cette répartition de façon stable. Ensuite, le matériau fondu, destiné à former la bague 10, est amené par une goulotte à l'intérieur du moule 15 et vient recouvrir et enrober les billes 11. Ce matériau fondu, par exemple du métal, se répartit en une couche régulière et uniforme 22 et remplit les interstices entre les billes1 en raison de la centrifugation provoquée par la rotation du moule 15. Comme les billes 11 nnt une densité ou masse volumique supérieure à celle du matériau fondu,elles restent constamment appliquées sur la surface interne du moule 15. Le matériau fondu remplit donc tous les interstices entre les billes, en formant une bague annulaire cylindrique enrobant les billes, mais sans les repousser vers l'axe 14, de sorte que, dans la bague finalement obtenue, les billes 11 affleurent la surface cylindrique externe de la bague. Après déversement du matériau fondu dans le moule 15 et répartition de ce matériau en une bague annulaire cylindrique, on refroidit de façon forcée le moule 15, par exemple par aspersion d'eau sur sa surface extérieure. Quand la solidification du matériau fondu est terminée, nn arrête la rotation et on procède au démoulage de la bague 10 ainsi obtenue, de la façon suivante : on démonte le flasque avant 20 du moule et nn sort la bague 10 par l'extrémité ouverte avant du moule, le démoulage s'effectuant de lui-même, car le matériau 22 de 3a bague 10 a un coefficient de retrait thermique qui est supérieur à celui du moule 15. Ainsi, après refroidissement, la bague 10 a un diamètre extérieur qui est légèrement inférieur au diamètre intérieur du moule 15. Si on le désire, la quantité de matériau fondu déversée à l'intérieur du moule 15 peut dtre prédéterminée, de façon à enrober complètement les billes 11, sans former de surépaisseur interne. Dans le cas où cette quantité de matériau fondu serait cependant trop importante, il suffirait ensuite d'usiner intérieurement la bague jusqu'à ce que les billes 11 affleurent la surface cylindrique interne de la bague. La hauteur de la bague peut être un multiple du diamètre des billes 11, de façon à ne pas avoir de surépaisseur de matériau 22 aux extrémités annulaires de la bague. La bague selon l'inventinn peut être à contour circulaire comme dans le mode de réalisation décrit ou à contour polygonal. Ses génératrices peuvent être droites ou incurvées. La couche ou les couches jointives de billes ou de particules solides réparties dans l'épaisseur de la bague ont le même contour que la bague. Les applications industrielles de l'invention comprennent notamment - l'enrobage de particules dures (par exemple corindon, diamant) par un liant métallique ou autre, par exemple pour former des meules de lapidaires, des éléments de rochage, des coussinets à pierres, etc.; - la formation de surfaces dures avec concentration des particules solides sur la face interne ou externe (selon la densité des particules par rapport à celle du liant); - des bagues à billes,destinées à être fragementées par explosion. REVENDICATIONS 1. Bague annulaire, contenant une multitude de particules solides telles que des billes noyées dans le matériau de la bague, caractérisée en ce que ces particules ou billes sont réparties régulièrement dans l'épaisseur de la bague en une couche annulaire régulière dans laquelle elles sont sensiblement jointives. 2. Bague selon la revendication 1, caractérisée en ce que les billes ou particules affleurent la surface extérieure de la bague. 3. Bague selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que son épaisseur est sensiblement égale au diamètre des billes. 4. Bague selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la hauteur de la couche de billes est sensiblement égale à la hauteur de la bague. 5. Bague selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les billes ont une densité ou masse volumique supérieure à celle du matériau de la bague. 6. Bague selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les billes sont en acier, et la bague est en métal ou alliage léger, tel que de l'aluminium. 7. Procédé de fabrication d'une bague selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à répartir par centrifugation les billes ou particules solides en une couche annulaire régulière, de contour et de dimensions prédéterminés, dans laquelle les billes ou particules sont sensiblement jointives, à couler sur cette couche de billes ou de particules un matériau fondu destiné à les enrober en formant une bague annulaire, et à refroidir ou laisser refroidir le matériau fondu. 8. Procédé eelon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à placer une quantité prédéterminée de billes dans un moule ou récipient tubulaire et à entraîner ce récipient en rotation autour de son axe longitudinal pour répartir les billes par centrifugation en une couche régulière unique le long de la surface interne du récipient. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste à augmenter progressivement la vitesse de rotation du moule. 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il consiste ensuite à verser une quantité prédéterminée de matériau fondu, par exemple de métal,dans le moule en rotation, et à arrêter la rotation du moule après solidification du matériau. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau ou métal fondu a une densité ou masse volumique inférieure à celle des billes ou particules. 12. Procédé selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il consiste à prédéterminer la quantité de matériau fondu, de telle sorte que les billes ou particules affleurent les surfaces périphériques interne.et/ou externe de la bague. 13. Procédé selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que l'axe de rotation du moule est horizontal. 14. Dispositif pour l'exécution du procédé selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient ou moule tubulaire, des moyens d'entraînement en rotation de ce récipient autour de son axe longitudinal, et des moyens d'amenée de matériau fondu, par exemple de métal, à l'intérieur du récipient. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire varier progressivement la vitesse de rotation du moule. 16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle de la régularité et de l'uniformité de la répartition des billes en une ou plusieurs couches sur la surface interne du moule. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de refroidissemenE forcé du moule. 18. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que le moule est monté amovible par son fond sur un plateau rotatif relié aux moyens précités d'en trainement, et comprend à son autre extrémité un épaulement ou rebord annulaire interne. 19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'épaulement ou rebord annulaire interne précité est formé par un flasque amovible. 20. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 19, caractérisé en que ltaxe de rotation du récipient est horizontal.