Brevet FR3125566A1 — publié le 20230127

Rotule comprenant une bague extérieure (2) et une bague intérieure (3) comportant respectivement une surface intérieure (2a) et une surface extérieure (3b) en contact l’une contre l’autre, la bague extérieure (2) comprenant deux faces frontales (2c, 2d) radiales opposées délimitant axialement la surface intérieure (2a), et deux encoches (4, 5) diamétralement opposées formées sur la surface intérieure (2a) et débouchant sur l’une des faces frontales (2c, 2d). En outre, le matériau de la bague extérieure (2) comporte un alliage de formule NiCr19Fe18Nb ou un alliage de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2, et le matériau de la bague intérieure (3) comporte un alliage de formule CoCr29W5. Fig 1 Rotule avec bague extérieure à encoches La présente invention concerne, de manière générale, les rotules et, plus particulièrement, les rotules comportant une bague extérieure à encoches. Plus précisément, l’invention se rapporte à une rotule comportant une bague extérieure à encoches et bénéficiant d’une résistance mécanique et d’une résistance à la corrosion adaptées à un fonctionnement à des conditions de températures élevées, ainsi qu’un procédé de fabrication d’une telle rotule. Etat de la technique Typiquement, une rotule comprend une bague extérieure et une bague intérieure. Les bagues extérieure et intérieure comportent respectivement une surface intérieure et une surface extérieure en contact formant des surfaces de glissement pour le mouvement relatif des bagues extérieure et intérieure. Selon leur localisation, certaines rotules sont amenées à fonctionner dans des conditions de températures élevées, supérieures à 300°C. Afin de pouvoir garantir l’intégrité des rotules, il est impératif que leur résistance mécanique soit maintenue dans de telles conditions. Selon une méthode existante particulière, la fabrication d’une rotule repose sur l’assemblage d’une bague extérieure à encoches et d’une bague intérieure. Dans un premier temps, la bague extérieure est insérée dans la bague extérieure à l’aide des encoches ménagées dans l’alésage de la bague extérieure. La bague intérieure est ensuite pivotée à l’intérieur de la bague extérieure jusqu’à ce que les surfaces intérieure et extérieure respectives des bagues extérieure et intérieure soient en contact direct l’une contre l’autre pour permettre le mouvement relatif de ces dernières. La rotule avec bague extérieure à encoches obtenue est désignée en anglais par les termes « loader slot bearing ». Le bronze ou les aciers inoxydables, par exemple, l’acier CRES (pour « Corrosion-resistant steel », en langue anglaise) sont les matériaux classiquement utilisés pour former la bague extérieure d’une rotule comportant une bague extérieure à encoches. Cependant, ces matériaux conventionnels perdent leurs propriétés de résistance mécanique dans des conditions de températures élevées, notamment à des températures supérieures à 300°C. Par ailleurs, dans le cas de l’acier CRES, les propriétés de résistance à la corrosion sont également diminuées. Les rotules avec bague extérieure à encoches existantes ne peuvent, par conséquent, pas être utilisées dans des applications impliquant de hautes températures. D’autres types de rotules peuvent être utilisés à des températures élevées. Par exemple, une rotule fendue est fabriquée par assemblage d’une bague intérieure coupée en deux parties à l’intérieur d’une bague extérieure. Une telle rotule est désignée en anglais par les termes « splitted bearing ». Néanmoins, le procédé de fabrication de rotules fendues est coûteux. L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un procédé de fabrication peu coûteux permettant d’obtenir une rotule dont les propriétés de résistance mécanique et de résistance à la corrosion sont adaptées à des applications en conditions de températures supérieures à 300°C. Il est donc proposé une rotule comprenant une bague extérieure et une bague intérieure comportant respectivement une surface intérieure et une surface extérieure en contact l’une contre l’autre, la bague extérieure comprenant deux faces frontales radiales opposées délimitant axialement la surface intérieure, et deux encoches diamétralement opposées formées sur la surface intérieure et débouchant sur l’une des faces frontales. En outre, le matériau de la bague extérieure comporte un alliage de formule NiCr19Fe18Nb ou un alliage de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2, et le matériau de la bague intérieure comporte un alliage de formule CoCr29W5. Les alliages de formule NiCr19Fe18Nb, de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2 et de formule CoCr29W5 sont des superalliages dont les propriétés de résistance mécanique et de résistance à la corrosion sont adaptées pour supporter des conditions de températures élevées, notamment supérieures à 300°C. La combinaison d’une bague extérieure en un matériau de formule NiCr19Fe18Nb ou X6NiCrTiMoVB25-15-2 et d’une bague intérieure en un matériau de formule CoCr29W5 est particulièrement avantageuse pour une utilisation de la rotule à des températures élevées, cela sans affecter les propriétés de glissement des surfaces intérieure et extérieure respectives des bagues extérieure et intérieure pour le mouvement relatif de ces dernières. Selon un exemple de réalisation, les deux encoches peuvent être dimensionnées de sorte que l’espace radial entre les deux encoches est supérieur au diamètre extérieur de la bague intérieure. Selon un exemple de réalisation, la surface intérieure de la bague extérieure peut être sphérique concave et la surface extérieure de la bague intérieure est sphérique convexe. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une rotule comprenant : - une étape d’assemblage d’une bague extérieure et d’une bague intérieure, la bague extérieure comprenant une surface intérieure, deux faces frontales radiales opposées délimitant axialement la surface intérieure, et deux encoches diamétralement opposées formées sur la surface intérieure et débouchant sur au moins l’une des faces frontales, la bague intérieure étant insérée dans la bague extérieure au travers des deux encoches de sorte que les axes de rotation des bagues extérieure et intérieure soient perpendiculaires ; et - une étape de pivotement de 90° de la bague intérieure à l’intérieur de la bague extérieure de sorte que les surfaces intérieure et extérieure respectives des bagues extérieure et intérieure soient en contact radialement l’une contre l’autre et que les axes de rotation desdites bagues extérieure soient coaxiaux. En outre, le matériau de la bague extérieure comporte un alliage de formule NiCr19Fe18Nb ou un alliage de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2, et le matériau de la bague intérieure comporte un alliage de formule CoCr29W5. De préférence, le procédé de fabrication comprend, après l’étape de pivotement, une étape de lubrification de la surface intérieure de la bague extérieure et de la surface extérieure de la bague intérieure. Avantageusement, le lubrifiant peut comporter du bisulfure de molybdène ou du graphite. Selon un mode de réalisation le procédé de fabrication peut comprendre en outre, avant l’étape d’assemblage, une étape de fabrication des bagues extérieure et intérieure. D’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : est une vue en coupe d’une rotule comprenant une bague extérieure et une bague intérieure selon un exemple de réalisation de l’invention, illustre un procédé de fabrication de la rotule de la selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, est une vue en coupe de la bague extérieure de la rotule de la , avant d’être assemblée avec la bague intérieure, est une vue en perspective de la rotule de la dans une position intermédiaire, après assemblage avec la bague intérieure, est une vue en perspective de la rotule de la , après pivotement de la bague intérieure dans la bague extérieure. Exposé détaillé de l’invention La illustre une rotule 1 comprenant une bague extérieure 2 et une bague intérieure 3 coaxiales d’axe X. Selon l’exemple de réalisation illustré, la rotule 1 est une rotule radiale. La bague extérieure 2 comporte une surface intérieure 2a formant alésage et une surface extérieure 2b opposée radialement à la surface intérieure 2a. La bague extérieure 2 comporte également deux faces frontales 2c, 2d radiales opposées délimitant axialement la surface intérieure 2a et la surface extérieure 2b. La bague intérieure 3 comporte une surface intérieure 3a formant alésage et une surface extérieure 3b opposée radialement à la surface intérieure 3a. La bague intérieure 3 comporte également deux faces frontales (non référencées) radiales opposées délimitant axialement la surface intérieure 3a et la surface extérieure 3b. La surface intérieure 2a de la bague extérieure et la surface extérieure 3b de la bague intérieure sont en contact direct l’une contre l’autre pour permettre le mouvement relatif des bagues extérieure et intérieure 2, 3. Dans l’exemple de réalisation illustré, la surface intérieure 2a de la bague extérieure et la surface extérieure 3b de la bague intérieure sont en contact l’une contre l’autre dans le sens radial. La bague extérieure 2, illustrée à la , comporte en outre deux encoches 4 et 5, diamétralement opposées, formées sur la surface intérieure 2a et débouchant sur la face frontale 2c. Les encoches 4, 5 s’étendent axialement. Les encoches 4, 5 s’étendent axialement sur la surface intérieure 2a en restant axialement à distance de la face frontale 2d. Autrement dit, les encoches 4, 5 ne débouchent pas sur la face frontale 2d. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, les encoches 4, 5 permettent d’assurer l’insertion de la bague intérieure 3 dans la bague extérieure 2. Les encoches 4 et 5 sont dimensionnées de sorte que l’espace radial entre les fonds des deux encoches 4 et 5 est supérieure au diamètre extérieur de la bague intérieure 3 de façon à faciliter le montage et le démontage de la bague intérieure 3. Dans l’exemple illustré, la surface intérieure 2a de la bague extérieure est sphérique concave, et la surface extérieure 3b de la bague intérieure est sphérique convexe de façon à former une rotule sphérique. Le matériau de la bague extérieure 2 comporte un alliage de formule NiCr19Fe18Nb ou un alliage de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2. De préférence, la bague extérieure 2 est entièrement réalisée en un alliage de formule NiCr19Fe18Nb ou un alliage de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2. L’alliage à base nickel de formule NiCr19Fe18Nb est, par exemple, le matériau connu sous la marque Inconel® 718. L’alliage de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2 est, par exemple, le matériau connu sous la marque A286®. De plus, le matériau de la bague intérieure 3 comporte un alliage de formule CoCr29W5. De préférence, la bague intérieure 3 est entièrement réalisée en un alliage de formule CoCr29W5. L’alliage de formule CoCr29W5 est, par exemple, le matériau connu sous la marque Alacrite® 602 ou Stellite® 6. Les propriétés de résistance mécanique et de résistance à la corrosion des alliages de formule NiCr19Fe18Nb, de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2 et de formule CoCr29W5 sont adaptées pour supporter des conditions de températures élevées, supérieures à 300°C. La combinaison de ces matériaux des bagues extérieure et intérieure 2 et 3 permet une utilisation de la rotule 1 avec bague extérieure à encoches à des températures élevées, supérieures à 300°C. La combinaison de ces matériaux apporte, en outre, les propriétés de glissement nécessaires des surfaces intérieure 2a et extérieure 3b respectives des bagues extérieure et intérieure pour le mouvement relatif de ces dernières. La illustre un procédé de fabrication de la rotule 1. Dans une première étape d’assemblage 6, la bague intérieure 3 comportant un alliage de formule CoCr29W5 est insérée dans la bague extérieure 2 comportant un alliage de formule NiCr19Fe18Nb ou un alliage de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2 par passage au travers des encoches 4 et 5. La bague intérieure 3 est alors dans une position intermédiaire, illustrée à la , dans laquelle les axes de rotation des bagues extérieure 2 et intérieure 3 sont perpendiculaires. Les faces frontales de la bague intérieure 3 s’étendent dans un plan perpendiculaire à celui des faces frontales de la bague extérieure 2. Dans une étape suivante de pivotement 7, la bague intérieure 3 est pivotée de 90° à l’intérieur de la bague extérieure 2 de sorte que les surfaces intérieure 2a et extérieure 3b respectives des bagues extérieure 2 et intérieure 3 soient disposées en vis-à-vis. Comme on peut le voir à la , après pivotement, les bagues extérieure 2 et intérieure 3 sont coaxiales et leurs surfaces intérieure 2a et extérieure 3b respectives sont en contact l’une contre l’autre pour permettre le mouvement relatif des bagues extérieure et intérieure 2, 3. Les axes de rotation des bagues intérieure 3 et extérieure 2 sont coaxiaux. Les faces frontales de la bague intérieure 3 et les faces frontales de la bague extérieure 2 s’étendent dans le même plan radial, ou alternativement dans deux plans radiaux parallèles. De plus, le procédé de fabrication peut comprendre, une étape de lubrification 8 de la surface intérieure 2a de la bague extérieure 2 et de la surface extérieure 3b de la bague intérieure 3. Le lubrifiant est, par exemple, un lubrifiant sec et peut comporter du bisulfure de molybdène ou du graphite. Selon un exemple de réalisation, le procédé de fabrication peut comprendre, en outre, avant l’étape d’assemblage 6, une étape de fabrication des bagues extérieure et intérieure 2, 3. L’étape de fabrication des bagues extérieure et intérieure 2, 3 incluant la formation des deux encoches 4, 5 sur l’une des faces frontales 2c, 2d de la bague extérieure 2. Rotule comprenant une bague extérieure (2) et une bague intérieure (3) comportant respectivement une surface intérieure (2a) et une surface extérieure (3b) en contact l’une contre l’autre, la bague extérieure (2) comprenant deux faces frontales (2c, 2d) radiales opposées délimitant axialement la surface intérieure (2a), et deux encoches (4, 5) diamétralement opposées formées sur la surface intérieure (2a) et débouchant sur l’une des faces frontales (2c, 2d), caractérisée en ce que le matériau de la bague extérieure (2) comporte un alliage de formule NiCr19Fe18Nb ou un alliage de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2, et le matériau de la bague intérieure (3) comporte un alliage de formule CoCr29W5. Rotule selon la revendication 1, dans laquelle les deux encoches (3, 4) sont dimensionnées de sorte que l’espace radial entre les deux encoches (4, 5) est supérieur au diamètre extérieur de la bague intérieure (3). Rotule selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la surface intérieure (2a) de la bague extérieure (2) est sphérique concave et la surface extérieure (3b) de la bague intérieure (3) est sphérique convexe. Procédé de fabrication d’une rotule (1) comprenant : - une étape d’assemblage (6) d’une bague extérieure (2) et d’une bague intérieure (3), la bague extérieure (2) comprenant une surface intérieure (2a), deux faces frontales (2c, 2d) radiales opposées délimitant axialement la surface intérieure (2a), et deux encoches (4, 5) diamétralement opposées formées sur la surface intérieure (2a) et débouchant sur au moins l’une des faces frontales (2c, 2d), la bague intérieure (3) étant insérée dans la bague extérieure (2) au travers des deux encoches (4, 5) de sorte que les axes de rotation des bagues extérieure (2) et intérieure (3) soient perpendiculaires ; et - une étape de pivotement (7) de 90° de la bague intérieure (3) à l’intérieur de la bague extérieure (2) de sorte que les surfaces intérieure (2a) et extérieure (3b) respectives des bagues extérieure (2) et intérieure (3) soient en contact radialement l’une contre l’autre et que les axes de rotation desdites bagues extérieure soient coaxiaux, caractérisé en ce que le matériau de la bague extérieure (2) comporte un alliage de formule NiCr19Fe18Nb ou un alliage de formule X6NiCrTiMoVB25-15-2, et le matériau de la bague intérieure (3) comporte un alliage de formule CoCr29W5. Procédé de fabrication selon la revendication 4, comprenant, après l’étape de pivotement (7), une étape de lubrification (8) de la surface intérieure (2a) de la bague extérieure (2) et de la surface extérieure (3b) de la bague intérieure (3). Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel le lubrifiant comporte du bisulfure de molybdène ou du graphite. Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, comprenant en outre, avant l’étape d’assemblage (6), une étape de fabrication des bagues extérieure (2) et intérieure (3).