Brevet FR2648153A1 — publié le 19901214

i PROCEDE DE FABRICATION D'ELEHENTS DE PALIER A ROULEMENT La presente invention se rapport a un procédé de fabrication d'elements de palier à roulement comprenant un support en acier faiblement alleé et au moins un chemin de roulement en acier pour roulement trempant à coeur, dans lequel on reunit solidement le support et le ou les chemins de roulement en un seul et même élément de palier par assemblage a force et/ou façonnage, après quoi on chau:fe l'element de paller a la température de trempe et on le maintient a cette température pour l'austénltlsatlon de l'acier 'du ou des chemins de roulement,puis on effectue une trempe brusque dans l'huile, le sel ou l'eau pour obtenir une structure martensltlque d'une dureté Rockwell C de 58 à 64 de l'acier du ou des chemins de roulement. Dans un procéde connu de ce type, on choisit les materlaux du support et du chemin de roulement d'une bague extérieure d'un palier de manière que, lors de la trempe, le chemin de roulement subisse une plus grande augmentation de volume que le support l'entourant (Brevet Allemand 27 45 527). Un inconvénient majeur de ce procédé connu réside dans le fait qu'en raison de la plus grande augmentation de volume du chemin de roulement, il se produit à la transition entre le chemin de roulement et le support d'importantes tensions internes qui peuvent affecter la precision de forme de la bague extérieure du roulement et sa résistance à la fatigue. A cela s'ajoute qu'avec le procédé connu, on ne peut fabriquer que la bague exterleure, mals non la bague interieure et/ou les éléments roulants correspondants d'un palier a roulement. Dans le cas d'un élément de paller a roulement comprenant un chemin de roulement installe sur une surface latérale du support, le chemin de roulement augmentant plus fortement de volume lors de la trempe se detacherait en effet du support. On s'efforce cependant de munir également les bagues interleures ou les éléments roulants d'un palier d'un chemin de roulement trempé en acier pour roulement. L'invention a par conséquent pour objet de perfectionner'un procédé de fabrication d'éléments de paller à roulement du type précité, de manière à pouvoir également l'utiliser pour la fabrication d'éléments de palier à roulement de n'importe quelle forme. Par ailleurs, elle vise à ce que les éléments de palier à roulement fabriques avec ce procédé ne présentent que de faibles tensions internes dans la zone de sa transition entre le chemin de roulement et le support. Ce resultat est atteint selon l'invention parle fait que pour le support, on utilise un acier d'une teneur en carbone de 0,15 à 0,40% qui est également austénitise lors du maintien de l'élément de roulement à la température de trempe et qul est également transformé en une structure martensltique lors de la trempe brusque de l'élément de paller. 1u Avec le procede selon l'invention, on arrive à ce que ce soit uniquement ie chemin de roulement de l'élément de palier que soit réalisé en un acier pour roulement cher. durcissant a coeur, par exemple 100 Cr 6, tandis que le support peut être réalisé en un acier meilleur marche. Lors de la trempe de l'élément de palier, chaque chemin de roulement, de même que le support correspondant, par suite de l'austénltisatlon commune, subissent une augmentation de volume qui est à peu près d'égaie grandeur. De cette façon, pendant la trempe, il ne se produit que de faibles tensions internes, provoquées par le changement de structure, au niveau de la transition entre le chemin de roulement et le support. Le chemin de roulement peut donc être également réalisé à paroi mince, si bien que celui-ci peut être d'un poids sensiblement plus faible que celui du support correspondant. Grâce a l'accroissement de volume uniforme du chemin de roulement et du support lors de la trempe de l'élément de palier, le chemin de roulement peut aussi être installe sur une surface laterale du support sans qu'il y ait risque que le chemin de roulement se détache du support lors de la trempe de l'élément de palier. Avec le procédé selon l'invention on peut donc fabriquer des éléments de palier de n'importe quelle forme, par exemple la bague intérieure, la bague extérieure et/ou les éléments roulants d'un palier à roulement. Dans un procéde selon l'invention, avant leur assemblage à force etou leur façonnage en un élement de palier d'une seule piece, on enduit le ou les chemins de roulement et/cu ie-support au moins sur leurs surfaces de transition reclproques d'une mince couche métallique qui i- diffuse dans l'acler du ou des chemins de roulement alnsi que dans l'acier du support lors de la trempe du ou des chemins de rouiement et du support. Grâce à cette opération, on obtient un. assemblage particulièrement intime du ou des chemins de roulement et dusupport correspondant, attendu que la couche métallique diffuse dans l"acier du ou des chemins de roulement et du support au niveau de leurs surfaces de transition réciproques, et ce, aussi bien lors de l'assemblage à force et/ou du façonnage du support avec le chemin de roulement que lors de la trempe consecutive de l'élément de palier. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisatlon pris comme exemple, mais non ilmitatlf, et illustré par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un palier à roulement comprenant un élément de palier extérieur et un élément de palier intérieur qui sont fabriqués conformément au procédé selon l'invention; la figure 2 est une coupe longitudinale d'un palier a roulement en variante comprenant un élément de palier exterieur et des éléments roulants qul sont fabrlques conformément au procédé selon l'invention. Fur la figure 1, cn a représente un palier à roulement comprenant un élément extérieur annulaire 1 et un eleinmen: Lnterle- 2 réallsé-sous la forme d'un arbre de machine. Entre l'élément de palier extérieur 1 et l'élément de paller intérieur 2 sont disposés des rouleaux cylindriques en tant qu'éléments roulants 3 qui sont lncorpcres dans une cage alvéolée annulaire. 4 en matiere piasltique et qui tournent dans le sens perlpherlque lors du fonctionnement. L'élement de palier extérieur 1 et l'élément de- palier intérieur 2 sont constitués par un chemin de roulement 5 en.acler à roulement trempant à coeur et par un support 6 en acier faiblement allié. A la figure 2, on a représenté un palier à roulement en variante qui comprend un élément extérieur annulaire 7, un élement intérieur annulaire 8 et, entre ceux-ci. des elements roulants cylindriques 9. 26 4 8 153 Dans le cas present, les éléments de paller 9 comportent un alésage central continu 10 s'étendant dans le sens axial. Un axe cylindrique 11 d'une cage 12 traverse l'alésage 10 de chaque élément de palier 9. A ses deux extrémités, chaque axe 11 est solidement raccordé par des rivures 13 à une rondelle latérale 14 de la cage 12. Les axes 11, qui s'engagent avec faible jeu de glissement dans l'alésage 10 de l'élément de palier correspondant -9, maintiennent les éléments de palier 9 à distance réciproque les uns des autres sur la périphérie du palier a roulement. L'élement de palier extérieur 7 comporte un chemin de roulement 5 er, un acier à roulement trempant à coeur qui est laminé a chaud sur un support annulaire 6 en un acier faiblement aille. Les eléments roulants 9 sont munis d'un support annulaire 6 qui, aussi bien sur sa surface latérale que dans son alesage central, porte un chemin de roulement cylindrique 5 en acier à roulement trempant à coeur. Le support 6 des éléments roulants 9 est lui aussi fabriqué en un acier faiblement allié. Les éléments 1 et 2 du palier, à roulement représenté à la figure 1, de même que les éléments ? et 9 du palier à roulement en variante représenté à la figure 2, comprennent un support 6 en un acier faiblement allié ayant une teneur en carbone de 0,15 à 0,40, par exemple la nuance d'acier 28 Mn 6. Chaque support 6 porte au moins un chemin de roulement 5 qul peut être réalisé en un acier a ressort trempant à coeur de la nuance 100 Cr 6. Tous les éléments de palier 1, 2, 7 et 9 sont fabriqués conformément au procédé suivant selon l'invention: - assemblage & force et/ou façonnage du support 6 avec le ou les chemins de roulement 5 de manière que le support 6 et le ou les chemins de roulement 5 soient réunis en un élément de palier d'une seule pièce 1, 2, 7 et 9. Le façonnage s'effectue à l'état froid ou chaud des 1D chemins de roulement 5 et/ou du support 6. Après l'assemblage à force et/ou le façonnage, chaque chemin de roulement 5 de l'élément de palier, solidement assujetti d'une seule pièce au suppcrt 6, peut avoir une épaisseur de paroi de 2 a 10 mm. - Chauffaqe de l'element de palier 1, 2, 7 et 9 à une temperature de trempe de par exemple 85O'C. - Malntien de l'élément de palier 1, 2, 7 et 9 à la température de trempe pour l'austénltisatlon aussi bien de l'acier à roulement du ou des chemins de roulement 5 que de l'acier faiblement allié du support 6. Le temps de maintien à cet effet peut être d'environ 1 heure. - Trempe brusque de l'élément de palier 1, 2, 7 et 9 dans l'huile, le sel ou l'eau, de manière que l'acier à roulement du ou des chemins de roulement 5 prenne une structure martensîtique d'une dureté Rockwell C de 58 à 64 et que le support correspondant 6 prenne. lui aussi une structure martensltique. Le support 6 peut avoir en pareli cas une dureté Rockwell C d'environ 40. Après la trempe brusque, on réchauffe encore normalement l'element de paller 1, 2, 7 et 9 à une température de 160 à 240'C, de préférence de 180'C, et or. le laisse à cette température pendant un temps de maintien de 1 a 4, de préférence de 2 heures. Pour finir, on parachève à la meule les éléments de palier et on les pierre et on les polît éventuellement au niveau des surfaces de leurs chemins de roulement 5. Lorsque l'on prevolt un façonnage à chaud du support C avec le chemin de roulement 5 pour la fabr!caticn de l'eélémen- dei paller 1, 2, 7 et 9, on effectue avantaqeusement cette opération par laminage à chaud. Pour assurer un assemblage particulièrement solide des chemins de roulement 5 et du support 6, il peut être judicleux dans de nombreux cas d'enduire d'une mince couche métallique chaque chemin de roulement 5 et/ou le support correspondant 6 avant l'assemblage à force ou le façonnage. Lors de la trempe de l'élément de roulement, le métal de la couche diffuse au niveau du point de transition aussi bien dans l'acier à roulement du ou des chemins de roulement 5 que dans l'acier du support 6. La couche métallique, qui peut être en cuivre, est de preférence appliquée par voie électrolytique de manière à ce qu'elle présente une épaisseur de 1 à 2 pm. Pour ie support 6, on peut utiliser un acier de la nuance 28 Mn 6 qui présente l'analyse suivante %): C 0.25 - G, 32 Mn 1,30 - 1,65 Si S Reste du fer et des impuretés résultant de l'élaboration de l'acier. REVENDICATIONS 1. Procéde de fabrication d'éléments de palier à roulement comprenant un support en acier faiblement allié et au moins un chemin de roulement en acier pour roulement trempant à coeur, dans lequel on réunit solidement le support et le ou les chemins de roulement en un seul et même élément de palier par assemblage à force et/ou façonnage, après quoi on chauffe l'élément de palier à la température de trempe et on le maintient à cette température pour l'austénitisation de l'acier du ou des chem:r:s de roulement, puis on effectue une trempe brusque dans l'huile, le sel ou l'eau pour obtenir une structure martensltique d'une dureté Rockwell C de 58 à 64 de l'acier du ou des chemins de roulement, caractérisé par le fait qu'on utilise pour le support un acier d'une teneur en carbone de 0, 15 à 0,40% qui est également austénltlse lors du maintien de l'élément de roulement à la température de trempe et qul est également transformé en une structure martensitique lors de la trempe brusque de l'élément de palier. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'acier du support acquiert une dureté Rockwell C d'environ 40 lors de la trempe brusque de l'élément de palier. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément de palier est austenitlsé à une température de trempe d'environ 850'C. 4. Procéde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'après sa trempe brusque on chauffe l'éeiement de palier à une température de 160 à 220'C et qu'on le laisse à cette température pendant un temps de maintien de 1 à 4 h. 5. Procéde selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérise par le fait qu'on effectue par laminage à chaud l'assemblage de chaque chemin de roulement et du support en un seul élément de palier. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lors de l'assemblage du support et du ou des chemins de roulement en un seul élement de palier par assemblage à force et/ou façonnage. chaque chemln de roulement acquiert une épaisseur de paroi de 2 a là' mm.- 7. Procéde selon l'une quelccnque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'avant leur assemblage a force et/ou leur façonnage en un élément de palier d'une seule pièce, on enduit le ou les chemins de roulement et/ou le support au moins sur leurs surfaces de transition réciproques d'une mince couche métallique qui diffuse dans l'acier du ou des chemins de roulement ainsi que dans l'acier du support lors de la trempe du ou des chemins de roulement et du support. 8. Procéde selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'on applique la couche métallique par voie électrolytique. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que la couche métallique est réalisée en cuivre. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que pour le support on utilise un acier présentant l'analyse suivante (%): C 0,25 - 0,32 Mn 1,30 - 1,65 Si S Reste du fer et des impuretés résultant de l'élatsratîen de l'acier.