Brevet FR2522083A1 — publié le 19830826

"v'ERIN MUNI D'UNE TIGE DE PISTON, POUR FLUIDES SOUS PRESSION PNEUMATIQUE5 OU HYDRAULIQUES, ET PROCEDE DE FABRICATION D'UNE TELLE TIGE DE PISTON'' L'invention concerne un vérin pour fluides sous pression pneumatiques ou hydrauliques, comprenant un cylindre qui est fermé à ses extrémités par des parois terminales ou fonds et dans lequel est monte un piston mobile en translation alternative, et muni d'une tige de piston qui traverse l'un des fonds à joint étanche aux gaz et se prolonge à l'extérieur, une bague racleuse et/ou une bague de joint d'étanchéité étant interposée entre la tige de piston et ce fond. Les vérins du genre cité au début sont utilisés, par exemple également dans ce qu'on. appelle les chaines de soudage, par exemple, pour commander les mouvements d'avance des machines à souder et des appareils ou installations de soudage. Toutefois, ici, il se présente un inconvénient consistant en ce que la surface de la partie de la tige de piston qui se trouve à I'extérieur du vérin au cours des mouvements se détériore et devient rugueuse. En effet, ainsi qu'il est bien connu, lors du soudage, il se produit des projections de soudure qui se dispersent dans toutes les directions, dont la température correspond à peu près à la température de soudage des pièces soudées et dont la taille peut atteindre plusieurs millimètres.Etant donné que le vérin peut être placé à proximité de la pièce soudée, il n'est pas possible d'exclure que les projections de soudure ne tombent également sur la tige de piston mobile en translation alternative et que, en raison de leur haute température, elles n'endommagent la surface de la tige du piston qui possède normalement une rugosité de surface de 0,4 à 0,6 microns. Par ailleurs, les projections de soudure peuvent adhérer à la surface de la tige de piston. Dans les deux cas, il se produit inévitablement une usure rapide des bagues racleuses ou des bagues à gorge qui sont montées dans la paroi terminale du cylindre. On doit chercher à éviter cet inconvé nient.Pour cette raison, il a déjà été proposé d'enfermer la tige de piston dans une manchette à soufflet dont une extrémité est reliée à la paroi de fond du cylindre et dont l'autre extrémité est reliée à l'extrémité de la tige de piston située à I'extérieur pour protéger la tige de piston des projections de soudure. Toutefois, ceci entraine des inconvénients relatifs à la manipulation et aux possibilités d'utilisation du vérin. Par ailleurs, cet artifice est coûteux. En prenant pour base l'état de la technique décrit plus haut, l'invention a pour but de perfectionner un vérin du genre précité de manière que les projections de soudure qui se produisent pendant le soudage n'endommagent pas la tige de piston et qu'il ne puisse pas se produire de liaison solide entre les projections de soudure et la tige de piston, sans qu'il soit nécessaire pour cela de recourir à des dispositifs de protection coûteux qui pourraient entre préjudiciables à la manipulation et à la mise en oeuvre du vérin. Par ailleurs, l'invention s'est donné pour but de proposer un procédé de fabrication d'un vérin dans lequel la tige de piston ne puisse pas être endommagée par les projections de soudure. Le problème posé est résolu par un vérin du genre précité, par le fait qu'au moins la partie de la tige de piston qui est comprise entre la zone qui, lorsque la tige de piston est entièrement en extension, s'étend, à l'intérieur du cylindre, à peu près jusqu'au fond du cylindre et se trouve dans tous les cas en avant de la bague d'étanchéité et la zone qui, lorsque la tige du piston est entièrement rétractée, étend, à l'extérieur du cylindre, à peu près jusqu'au fond du cylindre et se trouve dans tous les cas en avant de la bague racleuse, est enveloppée d'une gaine protectrice étroitement solidaire de la tige de piston, qui est composée d'une matière dont le point de fusion est supérieur au point de fusion des projections qui se produisent lors du soudage. Le procédé suivant l'invention de fabrication d'une tige de piston pour vérin consiste en ce que, tout d'abord la tige de piston est fabriques aux cotes désirées d'une fanon connue en soi, ensuite, dans la région de la gaine protectrice à mettre en place, on enlève de la matière de la périphérie de la tige de pistan sur une épaisseur qui correspond à l'épaisseur de la gaine protectrice, on met ensuite la couche de la gaine protectrice en place dansile région où la matière a été enlevé, par exemple, par projection ou éventuellement également par pressage et, finalement, on procède à un usinage de finition par meulage sur la surface externe de la gaine protectrice et, éventuellement,également sur celle de la partie restante de ladite tige de piston. On obtient donc un vérin qui ne comporte pas de pièces ni de composants supplémentaires tels que des manchettes à soufflet, qui seraient préjudiciables à son utilisation, dont la tige de piston est réalisée en une matière appropriée pour exclure toute liaison solide entre les projections de soudure et la tige de piston, puisque la température des projections de soudure, qui est dZenvi- ron 1300 à 14000C est "trop basse", comparativement au point de fusion de la matière qui forme la surface de la tige de piston, point de fusion qui est avantageusement choisi à un niveau supérieur de plusieurs centaines de degrés Cslsius à cette température. Le principe de l'invention offre plusieurs possibilités de réalisation en ce sens que la partie considérée est réalisée sous la forme d'une gaine protectrice de la tige de piston, l'épaisseur de la gaine protectrice de la tige de piston pouvant atteindre environ 0,2 à 3 mm. Ici, la gaine protectrice peut être réalisée sous la forme d'une couche déposée sur la tige de piston, qui peut être fabri quée, par exemple par pressage ou par projection : toutefois, elle peut également être réalisée par le fait qu'elle est constituée par un fourreau tubuiaire cylindrique qui entoure la tige de piston sans jeu. Il s'est révèlé avantageux de réaliser la gaine protectrice en oxyde de chrome ou en céramique que l'on polit après son application sur la tige de piston, pour atteindre une rugosité de surface de la gaine protectrice d'environ 0,3 à 0,9 microns, de préférence de 0,5 microns, comme celle qui est habituelle dans le cas des tiges de pistons non revêtues. Dans la fabrication de la gaine protectrice de la tige de piston dont le point de fusion est beaucoup plus élevé que le point de fusion des tiges de piston connues, on peut procéder de la façon suivante : on fabrique tout d'abord la tige de piston aux cotes désirées de façon connue en soi ; ensuite, dans la région de la gaine protectrice à déposer, on enlève de la matière sur la périphé rie de la tige de piston, sur une épaisseur qui correspond à l'épaisseur de la gaine protectrice et, ensuite, on applique la couche de matière protectrice, par exemple par projection ou, éventuellement aussi, par pressage, dans la région où la matière a été enlevée et, finalement, on procède à un usinage de finition par meulage sur la surface externe de la gaine protectrice et, éventuellement, également sur celle de la partie restante de la tige de piston. L'invention sera décrite de façon plus détaillée dans la suite, à propos d'un exemple de réalisation et en réfé rence au dessin annexé dont la figure unique est une vue en coupe axiale d'un vérin à double effet dont la tige de piston possède une gaine protectrice faite d'une matière qui possède un point de fusion élevé. Le dessin montre un vérin à double effet pour fluides sous pression pneumatiques ou hydrauliques, qui est essen tiellement composé d'un cylindre (10) qui est fermé à ses extrémités par des parois terminales ou fonds (12,14), Dans le cylindre (10) est monté un piston mobile en trans lation alternative et relié à une tige de piston (16). Dans le fond (12) est ménagée une ouverture axiale (24) dans laquelle la tige de piston est montée mobile en trans lation dans la direction de la double flèche (22). L'ouver ture axiale (24) du fond (12) présente, vers l'extérieur, un élargissement de diamètre (26) dans lequel sont disposées une bague d'étanchéité (28), une bague de guidage (30) et, dans la région de l'extrémité axiale du fond (12), une bague racleuse (32). De cette façon, il est garanti que la tige de piston (16) traverse le fond (12) à joint étanche aux gaz. Ce résultat est assuré par la bague d'étanchéité (28), réalisée sous la forme d'une garniture d'étanchéité à double lèvre. La bague de guidage (30) est prévue pour guider la tige de piston (16) dans le fond (12) et la bague racleuse (32) est destinée à maintenir la tige de piston (16) suffisamment propre lors de sa rentrée dans le fond (12).De cette façon, la bague d'étanchéité (28) est protégée des détériorations qui pourraient résulter d'un défaut de propreté de la tige du piston. Les deux fonds (12,14) du cylindre comportent des raccords d'air comprimé (36,38) et des soupapes de décharge (40,42), connus en soi. L'extrémité de gauche de la tige de piston (16) qui est représentée sur le dessin présents une -réduc- tion de diamètre et est garnie d'un manchon (54) qui porte des bagues d'étanchéité (48,50) connues en soi, de sorte qu'on peut obtenir un amortissement réglable du piston (18). Ce mode de construction est également connu, de sorte qu'on ne rentrera pas davantage dans les détails. L'extrémité de droite de la tige de piston (16) représen tée sur le dessin présente un élément de raccordement (60) qui est prévu pour établir la liaison avec le dispositif de soudage non représenté ou avec les composants à souder. La partie (64) de la tige de piston (16)qui pénètre dans le fond (12) et en sort, est revêtue par une gaine protectrice (68), composée d'une matière dont le point de fusion est plus élevé que le point de fusion des projections de soudure qui se forment lors du soudage. De cette façon, le point de fusion de cette partie (64) est plus élevé que le point de fusion des tiges de pistons traditionnelles. Dans cet exemple de réalisation, la partie (64) de la tige de piston (16) qui est revêtue de la gaine protectrice (68) est réalisée par une couche qui peut être formée par pressage ou par projection. Elle est épaisse d'environ Imm. En général, l'épaisseur de la gaine protectrice (68) est déterminée par le diamètre de la tige de piston (16) ; elle peut posséder une valeur comprise entre 0,2 et 3 mm. Pour la confection de la gaine protectrice (68), on procède de la façon suivante : on fabrique tout d'abord la tige de piston (16) aux cotes désirées, d'une façon connue en soi ; ensuite, dans la région de la gaine protectrice à mettre en place, on enlève la matière de la périphérie de la tige de piston, sur une épaisseur qui correspond ô' l'épaisseur de la gaine protectrice ; ensuite, on met en place la couche de la gaine protectrice, par exemple par projection ou encore, éventuellement, par pressage, dans la région où la matière a été enlevée et, finalement, on procède à un usinage de finition par meulage sur la surface externe de la gaine protectrice et, éventuellement, également sur celle' due la partie restante de la tige de piston (16). On peut utiliser comme matière appropriée pour cette application l'oxyde de chrome ou une matière céramique Dans le cas de tiges de pistons dont le diamètre n'atteint que quelques millimètres, la gaine protectrice (68) peut être fabriquée à partir d'un fourreau tubulaire cylindrique préfabriqué ; dans ces cas, on peut meme fabriquer la totalité de la partie (64) en une matière dont le point de fusion possède le niveau élevé désiré. Une tige de piston (16) munie d'une gaine protectrice (68) ne se distingue pas d'une tige de piston connue. Pour l'utilisation du vérin suivant l'invention, on établit une liaison entre le vérin et le dispositif de soudage ou bien entre le vérin et l'élément à souder, au moyen de l'élément de raccordement (60). On actionne la tige de piston (16) en envoyant de l'air comprimé dans les deux raccords (36,38). Lors de l'opération de soudage, les projections de soudure qui tombent sur la tige de piston (16) rebondissent sur cette tige de piston (16), de sorte qu'il ne peut pas s'établir de liaison solide entre les projections de soudure et la tige de piston (16). Ceci résulte du fait que la température des projections de soudure est trop faible pour échauffer la gaine protectrice (68) de la tige de piston (16), à un niveau suffisant pour permettre l'établissement d'une fixation due à sa fusion, cette gaine étant, par exemple, constituée par une matière céramique. La température des projections de soudure est également trop basse pour endommager la surface d'une tige de piston revêtue. De cette façon, lorsqu'elle pénètre à travers le fond (12) ou en sort, la tige de piston suivant l'invention se comporte de la même façon que si aucune projection de soudure n'était tombés sur cette tige. REVENDICATIONS 1. Vérin pour fluides sous pression pneumatiques ou hydrauliques, comprenant un cylindre qui est fermé à ses extrémités par des parois terminales ou fonds et dans lequel est monté, mobile en translation alternative, un piston solidaire d'une tige de piston qui traverse le fond à joint étanche et se prolonge à l'extérieur, une bague racleuse et/ou une bague d'étanchéité étant interposée entre la tige de piston et le fond considéré, caractérisé en ce qu'au moins la partie de la tige de piston (16) 'quoi est comprise entre la zone qui, lorsque la tige de piston est entièrement en extension, s'étend à l'intérieur du cylindre, à peu près jusqu'au fond (12) et se trouve dans tous les cas en avant de la bague d'étanchéité (28) et la zone qui, lorsque la tige de piston (16) est entièrement rétractée, s'étend à l'extérieur du cylindre, à peu près jusqu'au fond (12) et se trouve dans tous les cas en avant de la bague racleuse (32), est entourée d'une gaine protectrice (68) étroitement solidaire de la tige de piston, qui est faite d'une matière dont le point de fusion est plus élevé que le point de fusion des projections de soudure produites lors du soudage. 2. Utérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la gaine protectrice (68) de a tige de piston (16) est d'environ 0,2 à 3 mm. 3. Vérin selon l'uns des revendications 1 et 2, carac térisé en ce que la rugosité de surface de la gaine protectrice (68) est d'environ 0,3 à 0,9 microns, de préférence de 0,5 microns. 4. Vérin selon l'une quelconque des revendications 7 à 3, caractérisé en ce que la gaine protectrice (68) est composée d'oxyde de chrome. 5. Vérin selon l'uns quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la gaine protectrice (68) est faite d'une matière céramique. 6. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la gaine protectrice (68) est un fourreau tubulaire cylindrique qui entoure la tige de piston (16) sans jeu. 7 utérin selon l'uns quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la gaine (68) est une couche déposée sur la tige de piston (16), qui peut être confectionnée par pressage ou par projection. 8. Procédé de fabrication d'une tige de piston pour un vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, tout d'abord, on fabrique la tige de piston aux cotes désirées d'une façon connue en soi, ensuite, dans la région de la gaine protectrice à mettre en place, on enlève de la matière de la périphérie de la tige de piston, sur une épaisseur qui correspond à l'épaisseur de la gaine protectrice, on met ensuite la couche de la gaine protectrice en place dans la région où la matière a été enlevée, par exemple par projection ou encore, éventuellement, par pressage et, finalement, nn procède à un usinage de finition par meulage sur la surface externe de la gaine protectrice'et, éventuellement, également sur celle de la partie restante de la tige de piston.