Brevet FR2583475A1 — publié le 19861219

L'invention concerne fondamentalement la réalisation de dessins d'encoches/nervures dans les surfaces d'appui de paliers dynamiques. Il s'agit en particulier des paliers dynamiques des turbines à expansion à haute vitesse. Ces paliers purement dynamiques peuvent être réalisés sous forme de coussinets à couche de gaz. Mais l'invention s'applique également aux paliers dynamiques à film d'huile munis d'un dessin d'encoches/nervures adéquat. Au cas o de tels paliers sont conformés en butées, les encoches présentent générale- ment la forme de rainures hélicoidales. S'il s'agit de surfaces de paliers, les encoches sont généralement disposées en chevron. Les encoches des dessins d'encoches/nervures ont une profondeur allant jusqu'à 100 /Pm. La réalisation des dessins d'encoches/nervures doit se faire suivant une profon- deur prédéterminée. Elle est effectuée mécaniquement par enlèvement de copeaux, par érosion, par faisceau ionique ou par corrosion. En particulier le procédé d'usinage par corro- sion oblige à accepter des défauts qui compromettent la durée de vie des paliers et qui conduisent à des détériorations prématurées des paliers. Ces défauts sont dûs à des contours imprécis et "rugueux" des bords des encoches et donc des bords des nervures, à des fonds et des flancs d'encoches rugueux ainsi qu'à un enlèvement de matière irrégulier au fond des encoches et, par conséquent, à une profondeur variable des encoches. Souvent, ces défauts ne peuvent être maintenus dans des limites acceptables qu'au prix de retouches coûteuses. Pour résoudre des problèmes tout à fait différents, il est connu de faire appel au polissage électrochimique également appelé brièvement polissage électrique (cf. Metall- oberflâche 38, 1984, P. 505 à 511). A l'origine, le polissage électrochimique a été mis au point pour le traite- ment de sections polies en métallographie et utilisé princi- palement, au début de l'application industrielle, pour le lustrage et le polissage décoratifs de métaux lourds non ferreux. Entre-temps, le polissage électrochimique est, certes, devenu un procédé pour le traitement de surfaces fonctionnelles techniques de haute qualité, mais jusqu'à présent il sert uniquement à réaliser des surfaces métalliques brillantes ou à ébarber des pièces usinées. Jusqu'à présent, le polissage électrochimique n'a pas contri- bué au perfectionnement des paliers dynamiques. La présente invention a pour objet de réaliser le dessin d'encoches/nervures des paliers dynamiques de telle façon que les paliers présentent une durée de vie considéra- blement améliorée et que des détériorations prématurées des paliers ne se produisent plus. Selon l'invention, ce but est atteint par l'applica- tion du polissage électrochimique à la réalisation de dessins d'encoches/nervures dans les surfaces d'appui des paliers dynamiques avec une profondeur d'encoches allant jusqu'à JUm de sorte que la surface des nervures laissées entre les encoches est recouverte de façon à la rendre électroly- tiquement inactive et que les encoches sont réalisées par polissage électrochimique. Le recouvrement d'inactivation électrolytique peut être obtenu par des moyens photographiques. Dans le cadre de l'invention, il peut s'agir des encoches de paliers dynamiques à couche de gaz ou des encoches de paliers dynamiques à film d'huile. Dans le mode de réalisation pour des surfaces de butées, une mesure préférée de l'invention est caractérisée par le fait-que les encoches sont réalisées sous forme de rainures hélicoïdales. Dans le mode de réalisa- tion pour des surfaces de paliers, il convient de choisir pour les encoches une disposition en chevron. Comme il a déjà été dit, l'application du polissage électrochimique permet de produire des profondeurs d'encoches allant jusqu'à 100 Pm. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les encoches présentent une profondeur de 1 à 30 pm. Les mesures selon l'invention peuvent être appli- quées à des surfaces d'appui constituées par les métaux les plus divers. En particulier, il est également possible de produire les encoches dans des surfaces d'appui en acier. Les paliers dynamiques dont les dessins d'encoches/ nervures ont été réalisés conformément à l'enseignement de l'invention se distinguent par une amélioration surprenante de la durée de vie et-par l'absence de détériorations prématurées des paliers. Ce résultat est dû au fait que les contours des bords des encoches et donc des nervures sont très lisses. Tout comme les flancs et le fond des encoches, ils ne présentent plus de rugosité gênante. En considérant la profondeur de rugosité moyenne, les pointes de rugosité au fond des encoches sont supprimées dans des proportions de 70 % et plus, par exemple par rapport au procédé de corrosion. En considérant la rugosité maximale, cette suppression peut atteindre 98 %. De plus, l'enlèvement de matière est très régulier sur toutes les surfaces des encoches. Des profondeurs d'encoches prédéterminées peuvent être réglées avec une grande précision par la durée du polissage électro- chimique. On ne pouvait s'attendre à ce que la méthode du polissage électrochimique permette de réaliser avec la précision indiquée les dessins d'encoches/nervures dans les surfaces d'appui et que, en même temps, les paliers munis de dessins d'encoches/nervures de ce genre présentent l'amélio- ration mentionnée. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente, schématiquement, une vue du dessin d'encoches/nervures pour une butée. La figure 2 représente, schématiquement, le dessin d'encoches/nervures pour un palier. La figure 3 représente, schématiquement, un disposi- tif pour la réalisation d'un dessin d'encoches/nervures dans la surface d'appui d'un palier. La figure 4 représente, schématiquement, un disposi- tif pour la réalisation d'un dessin d'encoches/nervures dans la surface d'appui d'une butée. Les dessins d'encoches/nervures représentés aux figures 1 et 2 sont réalisés approximativement à l'échelle : 1 et ils illustrent de ce fait la finesse des dessins. On remarque d'une part les encoches 1 et, d'autre part, les nervures 2. Si le dessin est réalisé selon l'invention, les contours 3 des bords des encoches et donc des bords des nervures sont extrêmement lisses. Dans la figure 1, la profondeur des encoches peut être comprise en 8 et 12 um, alors que dans la figure 2, cette profondeur peut être de l'ordre de 20)um. Les encoches se distinguent par les avantages qualitatifs déjà mentionnés précédemment. La figure 3 représente un dispositif permettant de réaliser d'une manière simple et avec un très bon résultat l'objet de l'invention. Il comporte tout d'abord un réser- voir 4 avec les électrodes pour le polissage électrochimique, de même qu'un moteur 5 lequel, par l'intermédiaire d'un embrayage 6, fait tourner un arbre 7 muni du dessin d'en- coches/nervures pour des surfaces d'appui radiales pour un palier dynamique. On reconnaît le dessin en chevron. L'arbre 7 est monté en tant qu'anode, les cathodes correspondantes 8 étant disposées dans la région du dessin d'encoches/nervures. Mais elles peuvent également être disposées du côté opposé. Il va de soi que les potentiels électriques sont choisis en fonction des règles du polissage électrochimique. Il en est de même pour l'électrolyte. La haute qualité déjà mentionnée du dessin d'encoches/nervures est également obtenue par le fait que l'arbre 7 tourne lors du polissage électrochimique, à savoir à une vitesse de rotation pas trop élevée. La figure 4 représente un dispositif analogue pour la réalisation d'un dessin d'encoches/nervures pour une butée. Ici aussi, on remarque le réservoir 4 pour l'électrolyte, les deux cathodes 8 et le plateau d'appui 9 monté en anode. Il va de soi que la surface de ce plateau d'appui 9 est orientée parallèlement aux surfaces des cathodes. Dans ce cas aussi, le plateau d'appui 9 peut tourner lors du traite- ment en vue d'obtenir des résultats très réguliers. REVENDICATIONS 1. Application du polissage électrochimique à la réalisation de dessins d'encoches/nervures dans les surfaces d'appui de paliers dynamiques avec une profondeur d'encoche allant jusqu'à 100 um, caractérisée par le fait que la surface des nervures (2) laissées entre les encoches (1) est recouverte de façon à la rendre électrolytiquement inactive et que les encoches (1) sont produites par le polissage électrochimique. 2. Application selon la revendication 1, caractéri- sée par le fait que les encoches (1) appartiennent aux surfaces d'appui de paliers dynamiques. - 3. Application selon la revendication 1, caractéri- sée par le fait que les encoches (1) appartiennent aux surfaces d'appui de paliers dynamiques à film d'huile. 4. Application selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, dans le mode de réalisation pour des surfaces d'appui de butées, caractérisée par le fait que les encoches (1) sont réalisées sous forme de rainures hélicoïdales. 5. Application selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, dans le mode de réalisation pour des surfaces d'appui de paliers, caractérisée par le fait que les encoches (1) sont produites suivant un dessin en chevron. 6. Application selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisée par le fait que les encoches (1) sont produites avec une profondeur de i à 30 jum. 7. Application selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisée par le fait que les encoches (1) sont réalisées dans des surfaces d'appui en métal.