Brevet FR2510926A1 — publié le 19830211

La présente invention concerne un procédé de fabrication de corps de paliers pour éléments tournants, et elle a trait plus particulièrement à un procédé de fabrication de corps de paliers utilisables dans des pompes à engrenages. Il est connu que, dans des pompes à engrenages, les engrenages sont supportés entre des corps de paliers qui peuvent coulisser axialement dans le carter de pompe et qui viennent buter contre des faces, dirigées axialement, des engrenages Ces corps de paliers comportent des coussinets en alliage à faible coefficient de frottement Il n'est pas souhaitable que l'ensemble du corps de palier soit formé d'un alliage à faible coefficient de frottement du fait de la différence entre le coefficient de dilatation thermique de ces alliages et celui des alliages légers normalement utilisés pour le carter de pompe Il est par conséquent d'une pratique courante d'incorporer un coussinet anti-friction à un corps de palier en alliage léger. Il s'est avéré difficile de fixer les coussinets dans les corps en alliage léger dans la gamme de températures susceptibles d'être rencontrées dans des pompes à engrenages, la limite supérieure de cette gamme étant de l'ordre de 1750 C. La matière utilisée pour les coussinets a typiquement une teneur en plomb comprise entre 27 et 37 % Cette forte teneur en plomb est nécessaire pour que le palier possède les pro- priétés appropriées à des températures élevées, mais elle donne lieu à une matière qui est mécaniquement plus faible qu'une matière à teneur en plomb inférieure La faiblesse mécanique de la matière du coussinet empêche un emmanchement par retrait des corps sur les coussinets puisque les coussi- nets ne supportent pas les charges résultantes de compression. Le moulage ou la coulée d'un alliage léger autour du coussi- net ne peut pas être effectué du fait que la température nécessaire de 6000 C provoquerait la fusion du plomb dans le coussinet. Il est d'une pratique courante de fixer les coussinets dans la partie environnante en alliage léger en opérant par brasage, ou bien en utilisant un adhésif en résine synthétiqu E Il est cependant difficile de faire en sorte qu'il n'existe aucun vide dans la brasure ou la résine, suivant ce qu'on utilise, ou bien de détecter si ces vides existent après terminaison du processus En outre, puisque des passages d'équilibrage de pression s'étendent couramment depuis l'alésage du corps de palier jusqu'à sa surface extérieure, et traversent ainsi la zone d'interface entre le coussinet et l'alliage léger, du liquide à haute pression peut péné- trer dans un vide existant et affaiblir encore la liaison entre le coussinet et l'alliage léger environnant. On rencontre également le cas o un joint brasé s'affaiblit aux températures de fonctionnement de 1750 C qui sont main- tenant envisagées. L'invention a pour but de fournir un procédé de fabri- cation de corps de paliers qui comportent un coussinet en alliage antifriction dans une partie environnante en alliage léger, et avec lequel les difficultés mentionnées ci-dessus sont éliminées. Conformément à la présente invention, un procédé de fabrication d'un corps de palier consiste à former un coussinet en alliage antifriction et à pulvériser à la flamme un alliage léger autour des surfaces extérieures du coussinet jusqu'à ce que la couche d'alliage léger atteigne au moins les dimensions du corps de palier néces- saire. Dans un mode préféré de réalisation, on fait déplacer un dispositif de pulvérisation à la flamme par rapport audit coussinet de manière à diriger ledit alliage léger essen- tiellement perpendiculairement à ladite surface extérieure. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:- la Fig 1 est une coupe d'un corps de palier dans un stade intermédiaire de sa fabrication; la Fig 2 est une vue d'un corps de palier fini, *suivant la flèche 2 de la Fig 1, et la Fig 3 est une coupe faite suivant la ligne 3-3 de la Figure 2. La Fig 1 représente un stade intermédiaire de la fa- brication d'un corps de palier pour une pompe à engrenages du type général décrit dans le brevet du Royaume Uni UK No. 2 012 876 Un coussinet 10 en alliage anti-friction comporte à ses extrémités respectives des collerettes 11, 12 Le coussinet 10 est formé d'un matériau couramment appelé un bronze à forte teneur en plomb, et il contient les composants suivants: * Plomb 27 à 37 % * Etain 1,5 à 2,5 % * Nickel 0,25 à 75 % * du Zinc, du Fer et de l'Antimoine en petits pourcentages, * et le complément de Cuivre. La surface extérieure du coussinet 10 comprend une par- tie cylindrique 13 et des congés 14 qui s'étendent de la partie 13 jusqu'aux périphéries des collerettes 11, 12. Chacun des congés 14 définit une première surface tronco- nique 15 présentant un angle inclus de 1200 et s'étendant vers l'intérieur depuis la périphérie de la collerette associée jusqu'à un diamètre qui est approximativement de % de celui de la périphérie de collerette Une seconde surface tronconique 16 présente un angle inclus de 60 et coupe la surface 15 La surface 16 rejoint la surface 13 par un arrondi 17. Le coussinet 10 est revêtu extérieurement par électro- placage de nickel jusqu'à une épaisseur de 0,05 mm et il est ensuite soumis à un sablage pour rendre rugueuse la surface de la couche de nickel Une couche d'aluminiure de nickel est ensuite pulvérisée à la flamme sur le revê- tement de nickel jusqu'à une épaisseur comprise entre environ 0,075 et 0, 150 mm Le coussinet est mis en place dans un montage approprié (non représenté) de façon à pouvoir tourner autour de son axe La buse de pulvérisation, indiquée en 18, est disposée sur le montage de façon que l'extrémité de buse soit espacée d'environ 65 mm de la circonférence du coussinet 10 La buse 18 est déplacée alternativement et angulairement autour d'un axe 19 qui est espacé d'environ 80 mm de la circonférence du coussinet , la rotation du coussinet 10 et le mouvement alternatif de la buse 18 étant effectués de façon à assurer une distri- bution uniforme de la matière pulvérisée à la flamme entre les collerettes 11, 12. Une couche épaisse d'aluminium, désignée par 20 sur la droite de la Fig 1, est ensuite pulvérisée à la flamme sur le coussinet 10 entre les collerettes 11, 12 en utilisant la technique décrite ci-dessus, de manière que la couche 20 arrive jusqu'aux périphéries des collerettes 11, 12. La prévision des congés 14 et l'utilisation de la technique de pulvérisation à la flamme décrite ci-dessus, se sont avérées efficaces pour empêcher l'apparition de stries sur la périphérie, ultérieurement usinée, du corps de palier, ces stries étant autrement particulièrement apparentes dans des zones adjacentes aux collerettes 11, 12 et résultant du fait que certaines des particules pulvéri- sées ont rebondi vers l'arrière à partir des collerettes 11, 12. Dans un exemple particulier, l'aluminiure de nickel est du type disponible sous la désignation commerciale de "METCO 404 ", et la couche d'aluminium 20 est formée d'aluminium connu sous la désignation commerciale de "METCO S F ", ces deux matériaux étant disponibles auprès de la Société METCO, Chobham, Angleterre. On doit entendre l'expression "pulvérisation à la flamme" comme définissant un procédé à l'aide duquel on échauffe une matière jusqu'à son point de fusion, on l'atomise et on la dirige sous forme d'un jet vers une pièce pour produire sur celle-ci un revêtement, l'expres- sion se rapportant également à une-pulvérisation par plasma suivant laquelle une matière pulvérulente est introduite dans un courant de gaz inerte qui a été porté à une température de l'ordre de 16500 'C à l'aide d'un arc électrique Le coussinet revêtu est ensuite divisé entre les lignes 21 et les alésages 22 de chaque corps de palier sont usinés de manière à comporter un évidement 23 (Fig 3) qui est placé dans une zone de l'alésage 22 contre laquelle un engrenage de la pompe est poussé sous l'effet d'une haute pression régnant à la sortie de pompe. Chaque corps est également usiné pour obtenir les dimensions nécessaires pour la périphérie 24 ainsi que sur un méplat 25 qui entre en contact avec un méplat correspondant d'un corps de palier adjacent dans une pompe. La face d'application d'engrenage 26 de chaque corps est usinée de façon à former deux zones évidées ( 27, 28) qui communiquent avec les orifices respectifs de haute pression et de basse pression de la pompe Un passage 29 est percé entre la zone évidée 28 et l'évidement 23 de l'alésage. Un passage transversal 30 est ménagé entre la zone 27 et le passage 29 Un tampon d'isolement 31 est inséré pour isoler les passages 29, 30 de la zone 28 En service, les passages 29, 30 fournissent par conséquent du liquide à haute pression à l'évidement 23 et ce liquide à haute pression s'oppose à une charge s'exerçant sur l'arbre portant les engrenages et résultant d'une haute pression produite à la sortie de pompe. Les passages 27, 30 sont placés entièrement à l'inté- rieur de la partie-coussinet du corps de palier et ils sont largement reçus par le congé 14 du coussinet 10. Il n'existe par conséquent aucun risque que du liquide à haute pression puisse pénétrer dans l'interface existant entre le coussinet 10 et le revêtement en alliage léger 20. Les corps de paliers peuvent coulisser axialement dans le carter de la pompe et ils sont soumis à des forces considérables transversalement à leurs axes La porosité d'un revêtement formé d'alliage léger pulvérisé à la flamme avait précédemment été considérée comme rendant ce revête- ment inapproprié pour des corps de paliers du type décrit. Cependant, de façon surprenante, les corps de paliers fabriqués par le procédé conforme à l'invention sont aussi résistants à l'usure que des corps pourvus de parties environnantes en alliage léger et qui sont usinées dans la masse Cette résistance à l'usure peut résulter de l'oxydation d'une partie de l'aluminium pulvérisé, de sorte que les revêtements des corps de paliers contiennent une certaine proportion d'alumine. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un corps de palier, carac- térisé en ce qu'il consiste à former un coussinet ( 10) en alliage antifriction et à pulvériser à la flamme un alliage léger ( 20) autour des surfaces extérieures du coussinet jusqu'à ce que la couche d'alliage léger atteigne au moins - les dimensions du corps de palier nécessaires. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit coussinet est initialement pourvu d'une collerette ( 11, 12) s'étendant vers l'extérieur et dont la dimension périphérique est au moins égale à celle du corps de palier nécessaire. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite surface extérieure du coussinet ( 10) est en partie définie par un congé ( 14) s'étendant d'une partie radialement intérieure de ladite surface jusqu'à une zone radialement extérieure de ladite collerette ( 11, 12). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une couche contenant du nickel est déposée sur ladite surface extérieure avant la pulvéri- sation à la flamme dudit alliage léger. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite couche contenant du nickel comprend un revê- tement de nickel déposé par électro-placage. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite-couche contenant du nickel comprend une couche d'aluminiurede nickel qui est pulvérisée à la flamme-sur ledit revêtement de nickel. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit alliage léger est un alliage d'aluminium. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit coussinet ( 10) est monté de manière à pouvoir tourner autour de son axe et en ce qu'un pistolet de pulvérisation à la flamme ( 18) est monté de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe qui est espacé dudit axe de rotation et qui est orienté transversalement à celui-ci. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 8, caractérisé en ce que ledit corps de palier est usiné pour former des passages entre une face extérieure et un alésage dudit corps, lesdits passages étant situés entière- ment à l'intérieur dudit coussinet ( 10). 10. Corps de palier fabriqué par le procédé selon l'une quelconque des revendications l à 9.