FR2806765A1

FR2806765A1 - Portee lisse sans plomb et procede pour sa fabrication

Info

Publication number: FR2806765A1
Application number: FR0103875A
Authority: FR
Inventors: Issaku Sato; Naoki Sato
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2001-09-28
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: ITMI20010591A0; US6492033B2; FR2806765B1; US20010055695A1; ITMI20010591A1; JP2001335812A

Abstract

Portée lisse sans plomb évitant de polluer l'environnement lors de sa mise au rebut. On forme une portée lisse sans plomb en dispersant une poudre d'alliage formée de 7-13 pour-cent en masse de Sn, 0, 1-5 pour-cent en masse de Ag et de Cu sur un support (10), tel qu'une plaque d'acier et en la frittant. La poudre d'alliage peut en outre comporter l'un, ou plusieurs, de 0, 05-0, 5 pour-cent en masse de poudre de bisulfure de molybdène et 0, 1-2 pour-cent en masse de poudre de graphite. On peut donner à la surface de la portée (15, 16) une finition grossière par usinage pour donner une rugosité de 0, 3-1 m Ra puis une finition fine par polissage pour donner une rugosité d'au maximum 0, 1 m Ra. L'invention concerne une portée lisse sans plomb utilisée en particulier comme disque en nutation dans les pompes à disque en nutation.

Description

ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION 1. DOMAINE DE L'INVENTION Cette invention concerne une portée lisse sans plomb et un procédé pour sa fabrication.

DESCRIPTION DE L'ART QUI S'Y RAPPORTE Des portées lisses sont des portées qui assurent un contact de glissement entre les surfaces, qui se font face, de la portée et de l'objet supporté par la portée. Des portées lisses s'utilisent dans une large variété d'équipements comme des paliers lisses, des crapaudines et des portées de guidage. Des portées lisses s'utilisent également de façon extensive sous forme de disques en nutation, ou de partie de ces disques, dans des pompes à disque en nutation.

Des pompes à disque en nutation, également dénommées pompes à pistons axiaux en ligne, s'utilisent largement comme compresseurs dans des systèmes de conditionnement d'air pour l'automobile et comme pompes pour circuits hydrauliques d'équipement de construction du fait de leur compacité et de leur rendement. Ces pompes comportent typiquement un disque en nutation et une pluralité de cylindres parallèles à axe commun, chaque cylindre contenant un piston directement ou indirectement en contact glissement avec le disque en nutation. Le disque en nutation fait un certain angle par rapport à l'axe et le contact de glissement entre le disque en nutation et les pistons va donner aux pistons un mouvement de va vient dans les cylindres pour exécuter une action de pompage.

Des pompes à disque en nutation peuvent fonctionner à vitesses très élevées (fréquemment de l'ordre de 8000 tpm) et les pistons peuvent exercer sur la surface du disque en nutation une charge extrêmement élevée de sorte que cette surface doit présenter les excellentes propriétés demandées à une portée, c'est-à-dire une pression de grippage élevée et un faible coefficient de frottement.

Un disque en nutation typique a une structure multicouche dans laquelle une fine couche d'un alliage pour portée est réunie à un support qui se présente comme une plaque d'acier en forme de disque. La plaque support en acier donne au disque en nutation une intégrité de structure et en diminue le coût, tandis que l'alliage pour la portée forme une surface de la portée présentant les propriétés demandées à une portée. Si le disque en nutation était entièrement fait en alliage pour portée, il aurait généralement une résistance insuffisante pour emploi à des vitesses de rotation élevées sous fortes charges et, du fait qu'un alliage pour portée contient habituellement du cuivre comme composant principal, un tel disque en nutation serait d'un coût excessif.

En général, on a utilisé trois procédés différents pour la fabrication de disques en nutation multicouches. Il y a le procédé par liaison sous pression, le procédé par fusion et le procédé par frittage.

Dans procédé par liaison sous pression, on superpose sur une plaque- support en acier une plaque faite d'un alliage pour portée et on soumet les deux plaques à un laminage pour lier les plaques l'une à l'autre. Toutefois la liaison entre les deux plaques n'est pas extrêmement solide de sorte que lorsque utilise dans un important équipement hydraulique un disque en nutation fabriqué par ce procédé il y a des cas dans lesquels il se produit un pelage sorte que le disque en nutation peut avoir une faible durée de service.

Dans le procédé par fusion, on coule un alliage pour portée, à l'état fondu, une plaque-support en acier et on le laisse refroidir jusqu ce qu'il se solidifie et se joigne à la plaque-support. L'alliage pour portée, solidifié, présente des oxydes qui restent à sa surface et, du fait du retrait, qui se produit au cours de la solidification, la surface de l'alliage pour portée peut devenir irrégulière, ce qui nécessite un polissage pour la lisser. fait du brusque réchauffement de la plaque-support en acier par l'alliage fondu, il y a des cas dans lesquels sa surface s'oxyde ou subit une déformation à des contraintes thermiques, de sorte qu'il faut également polir la plaque support pour la lisser. On perfore à la presse ou on coupe au laser la structure multicouche obtenue de cette manière pour lui donner la forme désirée, par exemple circulaire. Par conséquent le procédé par fusion est non seulement compliqué du fait du grand nombre d'étapes qu'il implique, mais une inclusion d'oxydes peut se produire au cours de la coulée et des cavités peuvent se former par retrait au cours de la solidification, de sorte que ce procédé peut donner d'importantes variations dans les propriétés de la portée.

Dans le procédé par frittage, on disperse uniformément une poudre d'alliage pour portée, sous une épaisseur prescrite, sur une plaque-support en acier en forme de disque. Puis on fait chauffer la plaque-support et poudre d'alliage pour la portée dans un four sous atmosphère d'hydrogène pour agglomérer les grains de la poudre les uns aux autres et à la plaque-support. À l'achèvement de l'agglomération, les grains de poudre conservent leur forme granulaire, de sorte que la surface du disque en nutation est extremement rugueuse, comme une lime. II n'est pas possible d'utiliser le disque en nutation dans cette condition puisque la surface formée par l'alliage pour portée userait les portions des pistons ou autres éléments en contact avec elle. Par conséquent, pour procéder à la finition de la surface de la portée aussi bien pour ajuster son épaisseur, on soumet la surface de la portée, formée par l'alliage pour la portée, à un usinage au tour. Le procédé par frittage implique moins d'étapes que le procédé par fusion et la résistance du joint entre l'alliage pour la portée et la plaque-support est importante de sorte que ce procédé est généralement supérieur aux deux autres procédés de fabrication.

L'alliage pour portée utilisé pour un disque en nutation conventionnel est LBC-3 qui est un alliage contenant 10 pour cent en masse de 10 pour cent de Pb et le solde en Cu. 11 présente d'extrêmement bonnes propriétés pour portée, de sorte qu'un disque en nutation contenant cet alliage pour portée peut fonctionner pendant de longues périodes de temps sans gripper et avec peu d'usure soit du disque en nutation lui-même soit des pistons ou autre élément en contact avec le disque en nutation. Pour ces raisons, -3 est actuellement le matériau le plus largement utilisé pour la surface la portée des disques en nutation.

Lorsque l'on fabrique un disque en nutation par le procédé frittage utilisant LBC-3, on disperse uniformément la poudre de LBC-3 au-dessus d'une plaque-support en acier et on procède ensuite au frittage en la chauffant sous atmosphère d'hydrogène dans un four maintenu à 800 C pour obtenir un élément multicouche présentant la surface désirée pour la portée. affine l'élément multicouche en le comprimant dans une presse de 150 tonnes puis on procède à un recuit sous atmosphère d'hydrogène dans un four à 800 C pour éliminer les contraintes et le durcissement résultant de l'affinage. Après recuit, on procède à la finition avec une machine-outil pour obtenir une rugosité d'environ 0,5 ,um Ra.

Malgré les bonnes propriétés de portée de l'alliage LBC-3, il est apparu nécessaire de remplacer ce matériau du fait de problèmes potentiels de pollution. Bien que de nombreuses portions métalliques d'épaves automobiles ou d'équipement de construction rebuté puissent être recyclés, un disque en nutation à structure multicouche ne le peut généralement pas, du fait que la couche de portée du disque en nutation, contenant habituellement une impor tante proportion de cuivre, est étroitement réunie à la plaque-support en acier du disque en nutation et qu'il n'est pas possible de séparer facilement les deux l'un de l'autre. Si l'on fait simplement fondre un tel disque en nutation avec des chutes d'acier, le cuivre qui se trouve dans la couche de portée contamine l'acier et le rend totalement inutilisable. Par conséquent on rebute habituelle ment les disques en nutation en les enterrant dans des décharges.

Toutefois, si un disque en nutation qui se trouve dans une décharge vient en contact avec une pluie acide, la pluie peut emporter, par élution, le plomb de l'alliage LBC-3 ou d'autres alliages pour portée contenant du plomb utilisés dans des disques en nutation et la nappe phréatique contenant ce plomb peut finir par contaminer l'alimentation en eau potable et créer la menace empoisonnement par le plomb. Il en résulte qu'aussi bien l'industrie auto mobile que l'industrie de l'équipement de construction désirent maintenant un disque en nutation qui ne contienne pas de plomb, c'est-à-dire un disque nutation sans plomb.

Malgré la nécessité évidente de remplacer l'alliage LBC-3 et d'autres alliages pour portée contenant du plomb, le plomb a été considéré indispen sable comme lubrifiant solide dans des alliages pour portées utilisées dans des conditions sévères telles que les charges élevées et les vitesses de rotation élevées qui apparaissent dans des pompes à disques en nutation, de sorte qu'il n'a été possible de se passer de façon simple du plomb dans des alliages pour portée. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Cette invention propose une portée lisse sans plomb ' présente des propriétés équivalentes à, ou meilleures que, celles des portées lisses employant LBC comme alliage pour la portée.

Cette invention propose également un procédé de fabrication d'une telle portee lisse sans plomb.

Les présents inventeurs ont étudié les propriétés, demandées à une portée, des alliages pour portée contenant du cuivre comme composant principal et contenant différents métaux autres que du plomb comme lubrifiant solide. On a découvert que si l'on ajoute une proportion convenable d'argent au composant principal en cuivre, on obtient en gros les memes propriétés pour la portée qu'avec l'alliage LBC-3. On a également découvert que l'on peut encore améliorer les qualités d'une telle portée contenant de l'argent en ajoutant l'un, ou les deux, de la poudre de bisulfure de molybdène et de la poudre de graphite. On a encore découvert que la rugosité surface d'un alliage pour portée constitue un facteur important pour réduire l'usure initiale d'une portée lisse, c'est-à-dire l'usure au stade initial de l'emploi la portée.

Par conséquent, conformément à un premier aspect de la présente invention, une portée lisse sans plomb comporte un support et une poudre essentiellement constituée de 7-13 pour-cent en masse de Sn-0,1-5 pour-cent en masse de Ag, au moins l'un, de0,05-0,5 pour-cent en masse de bisulfure de molybdène et 0,1-2 pour-cent en masse de poudre de graphite, et le solde en Cu fritté sur le support.

Conformément à un autre aspect encore de la présente invention, un proce de fabrication d'une portée lisse consiste à disperser une poudre d'alliage pour portée, sans plomb, sur un support et à fritter poudre sur le support pour former une surface de portée sur le support. Dans une forme de réalisation préférée, le procédé inclut en outre le fait d'affiner surface de la portee par compression puis par recuit pour éliminer les contraintes induites par la compression. Pour donner à la surface de la portée surface lisse désirée, le procédé va généralement inclure une finition grossière de la surface de portée pour obtenir une rugosité de surface de 0,3 ,um Ra et une finition fine par polissage pour obtenir une rugosité d'au maximum 0,1 Nm Ra. Le support comporte fréquemment un élément ferreux tel qu'une plaque de fer ou d'acier d'une dimension convenable pour l'emploi prévu de la portée. Par exemple s'il est prévu d'utiliser la portée comme disque en nutation, le support sera fréquemment un disque d'acier. Si la portée doit être 'lisée comme coussinet lisse, le support sera typiquement plaque d'acier pouvant être mise en forme de cylindre.

Une portée lisse conforme à la présente invention peut utiliser de toute variété de façons différentes. Par exemple on peut l'utiliser comme disque en nutation, ou partie de disque en nutation, comme coussinet lisse, comme crapaudine ou comme portée de guidage.

Une portée lisse sans plomb conforme à la présente invention peut montrer des propriétés de portée comparables à, ou supérieures à, celles de portées employant LBC-3, même en utilisation dans conditions de fonctionnement sévères, comme dans un compresseur de conditionnement d'air d'automobile ou dans un équipement de construction. particulier elle présente les excellentes propriétés mécaniques qui font qu'il n'y a pas d'apparition de dommage ou de grippage de la portée ou des éléments qui sont en contact glissant avec elle pendant de longues périodes de temps. Du fait qu'une portée lisse conforme à la présente invention ne contient pas de plomb on peut la rebuter par enfouissement en décharge sans provoquer de pollution pour l'environnement. Un procédé de fabrication d'une portée lisse conforme à la présente invention peut fixer fiablement un alliage pour portée sur un support et peut rendre l'usure initiale de la portée extrêmement faible, ce qui se traduit par une portée lisse idéale pour emploi comme disque en nutation par exemple.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS - La Figure 1 est un graphe montrant la relation entre la pression de grip page et la vitesse périphérique pour des exemples de la présente inven tion, des exemples comparatifs et l'alliage LBC-3.

- La Figure 2 est un graphe montrant la pression de grippage et le coeffi cient de frottement pour des exemples de la présente invention et pour l'alliage LBC-3. - La Figure 3 est une perspective d'un exemple de portée lisse conforme à la présente invention prévue pour emploi comme disque en nutation dans une pompe à disque en nutation.

DESCRIPTION DE FORMES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉES La fabrication d'une portée lisse à sans plomb conforme à la présente invention inclut le fait de disperser une poudre d'alliage pour portee, sans plomb, sur un support puis de fritter la poudre sur le support pour former sur le support une couche d'alliage pour portée. Conformément à une première forme de la présente invention, la poudre d'alliage contient 7-13 pour cent en masse de Sn et 0,1-5 pour-cent en masse de Ag. Si la proportion de dans la poudre est inférieure à 7 pour-cent en masse, la portée résultante ne présen tera la dureté correcte et sa résistance au grippage va diminuer. Par ailleurs si la proportion de Sn dépasse 13 pour-cent en masse, la dureté de l'alliage pour portée augmente, mais ses caractéristiques au frottement diminuent.

Si la proportion de Ag dans la poudre d'alliage est inférieure à 0, pour- cent en masse, un grippage peut se produire facilement. Par ailleurs, le grippage peut également se produire si la proportion de Ag est supérieure à 5 pour-cent en masse. Par conséquent la teneur en Ag dans la poudre d'alliage est de préférence 0,1-5 pour-cent en masse et de plus grande préférence 0,25-4 pour-cent en masse.

La poudre d'alliage peut également contenir l'un, ou les deux, d'une poudre de bisulfure de molybdène et d'une poudre de graphite. Dans cas, typiquement on préparera d'abord séparément une poudre d'alliage Cu-Sn-Ag puis mélangera uniformément avec la poudre de Cu-Sn-Ag l'un, ou les deux d'une poudre de bisulfure de molybdène et d'une poudre de graphite.

Si la proportion de bisulfure de molybdène est inférieure à 0,05 pour- cent en masse, elle n'a pas d'effet sur l'amélioration des propriétés de la portée, tandis que si cette proportion dépasse 0,5 pour-cent en masse, le bisulfure de molybdène altère la possibilité de la poudre d'alliage pour portée de se fritter et la résistance de la liaison diminue. Par conséquent la proportion de bisulfure de molybdène vaut de préférence 0,05-0,5 pour-cent en masse et de plus grande préférence 0,1-0,3 pour-cent en masse. De la même façon que le bisulfure de molybdène, le graphite améliore les propriétés d'un alliage pour portée. Si la proportion de poudre de graphite est inférieure à 0,1 pour-cent en masse, le graphite n'a pas d'effet sur les propriétés de la portée, tandis que si cette proportion dépasse 2 pour-cent en masse, la possibilité de frittage est altérée et la résistance avec laquelle la poudre est liée au support diminue. La proportion idéale de graphite est 0,2-l pour cent en masse.

On disperse la couche de poudre d'alliage pour portée sur le support pour former une couche qui typiquement, avant frittage, a une épaisseur d'environ 0,3-0,5 mm. Le frittage réduit l'épaisseur de la couche à environ 0,2 4 mm dans le cas d'une poudre d'une dimension de particules 40- micromètres.

Le support est un élément qui supporte la couche d'alliage pour portée et donne la résistance et la rigidité à la portée. 11 n'est pas limité à un matériau particulier mais typiquement c'est un matériau ferreux tel que de l'acier car des matériaux ferreux présentent de bonnes propriétés mécaniques et sont en même temps économiques. Le support peut se trouver substantiellement dans sa forme finale avant que l'on y forme la couche d'alliage pour portée ou bien on peut le soumettre à une opération de coupe, de cintrage, de jonction ou autre procédure affectant sa forme après la formation de la couche d'alliage pour portée. Selon l'emploi prévu de la portée, on peut former la poudre d'alliage sur une ou plusieurs des surfaces du support. Si la portée doit s' 'liser sous forme de disque en nutation, le support est typiquement un disque d'acier. Si la portée doit s'utiliser comme coussinet lisse, le support sera géné ralement une plaque d'acier qui puisse se cintrer pour prendre une forme cylindrique après la formation d'une couche d'alliage pour portée sur l'une des surfaces de la plaque. Après cintrage de la plaque, on peut réunir l'un à l'autre les bords opposés de fa plaque pour maintenir la forme cylindrique avec la couche d'alliage pour portée sur la surface intérieure du cylindre.

Dans un procédé de fabrication d'une portée lisse conformément à la présente invention, la température de frittage vaut de préférence 840-880 C. Si la température de la poudre d'alliage pour la portée est inférieure à 840 C, on n'obtient pas une résistance de liaison correcte entre l'alliage pour portée et le support. Tandis que si la température de frittage dépasse 880 C, il se forme un compose intermétallique de fer et de cuivre et la résistance de liaison diminue.

On sait que, si l'on forme une portée lisse par frittage, sur une plaque d'acier, d'une poudre d'alliage pour portée contenant du cuivre comme com posant principal, si la température de frittage est au moins 40 C, la diffusion des poudres d'alliage pour portée l'une dans l'autre et entre la poudre d'alliage pour portée et la plaque d'acier est correcte et la résistance liaison augmente.

Toutefois, si l'on forme une portée lisse par frittage utilisant LBC-3 comme alliage pour la portée, si la température de frittage est aussi élevée que 840 C, il a risque que le composant plomb dans la poudre d'alliage se vapo rise et contamine l'environnement de travail. Pour cette raison, le frittage de LBC-3 pour former une portée se fait habituellement à une température d'en viron 800 C, température à laquelle il arrive souvent qu'il ne soit pas possible d'obtenir résistance de liaison correcte.

Après frittage, une portée fabriquée par le procédé de la présente invention sera habituellement soumise à une compression pour affiner l'alliage de la portee puis à un recuit pour éliminer les contraintes induites au cours de la compression. Si la pression appliquée au cours de compression est inférieure a 300 MPa, il n'est pas possible d'affiner suffisamment l'alliage pour la portée tandis que si la pression est supérieure à 500 , l'alliage pour la portée est comprimé plus que nécessaire et la précision dimensionnelle de la portée s'altère. Après compression, la couche d'alliage frittée, qui avait typiquement une épaisseur d'environ 0,2-0,4 mm avant compression, est réduite à une épaisseur d'environ 0,l5-0,3 micromètres.

De préférence, la température de recuit est sur la plage de 840-880 C. Si la température de recuit après compression à 840 C, il n'est pas possible d'éliminer des contraintes transmises à l'alliage pour portée au cours de la compression, tandis que si la température de recuit dépasse 880 C, la résistance de liaison entre le support et l'alliage pour la portée diminue.

Les présents inventeurs ont découvert que plus faible est l'usure initiale d'une portée, meilleures sont ses propriétés de portée. On peut abaisser l'usure initiale en diminuant la rugosité de la surface de la portée. De façon plus précise, si l'on réduit à 0,1 vm Ra ou moins la rugosité de la surface de la portée au moment de sa fabrication, on obtient des propriétés superieures de portée. Pour obtenir une finition de surface d'une rugosité d'au maximum 0,1 ,vm Ra, il nécessaire de polir la surface avec une machine polissage spéciale. Toutefois la surface de la portée après compression est extrêmement rugueuse fréquemment trop rugueuse pour pouvoir être poile, de sorte qu'avant la soumettre à un polissage, on la soumet généralement à une finition grossière par un processus de coupe ou de meulage pour réduire la rugosité surface à environ 0,3-1 ,vm Ra, après quoi on peut obtenir pour la surface une finition fine en la polissant pour obtenir une rugosité maxi mum 0,1 Nm Ra.

Un exemple d'une application d'une portée lisse conforme à la présente invention est un disque en nutation pour une pompe à disque en nutation. La Figure 3 représente schématiquement un exemple d'une portée lisse conforme à la présente invention prévue pour emploi comme disque en nutation S dans une pompe à disque en nutation comme dans un conditionnement d'air pour automobile. Le disque en nutation S comporte une plaque-support acier 10 en forme de disque sur les surfaces opposées de laquelle sont formées par frittage des couches d'alliage pour portée 15 et 16. Un trou 21 formé au centre de la plaque-support 10 pour recevoir un arbre de rotation, non représenté, d'une pompe à disque en nutation, arbre qui entraîne rotation le disque en nutation S autour du centre de l'arbre. On peut fixer la plaque- support 10 à l'arbre par tout procédé convenable tel qu'au moyen de vis que l'on peut faire passer dans des trous 22 formés dans la plaque-support 10 autour du trou central 21. Du fait que la région de la plaque-support 10 dans laquelle trous 22 sont formés n'est typiquement pas en contact glissant avec d'autres éléments, on peut omettre dans cette région des couches d'alliage 1 et16 pour la portée. Le disque en nutation S représenté est prévu pour emploi dans une pompe à disque en nutation présentant des éléments (tels que patins de piston) en contact glissant avec les deux faces du disque en nutation S. Si le disque en nutation S est prévu pour emploi dans une pompe dans laquelle une seule face seulement du disque en nutation S est en contact glissant avec d'autres portions de la pompe, on peut omettre une couche d'alliage pour la portée sur la face du disque en nutation S qui n'est pas soumis à un contact glissant. EXEMPLES a préparé un certain nombre d'exemples d'une portée lisse sans plomb sous forme d'un disque en nutation conforme à la présente invention, des exemples comparatifs d'une portée lisse sans plomb et un exemple d'une portée lisse conventionnelle utilisant LBC-3 comme alliage pour la portée. Les compostions des différents alliages pour portée sont indiquées dans le tableau ci-dessous

Cu <SEP> Sn <SEP> Ag <SEP> MOS2 <SEP> Graphite <SEP> Pb <SEP> Ni <SEP> Mn <SEP> Cr
<tb> Exemple <SEP> 1 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Exemple <SEP> 2 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> 1 <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Exemple <SEP> 3 <SEP> Solde <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> Exemple <SEP> 4 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> 1 <SEP> 0,1 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Exemple <SEP> 5 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> 0,25 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Exemple <SEP> 6 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> 0,1- <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -3 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> Ex. <SEP> Comp. <SEP> 1 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 3 <SEP> - <SEP> Ex. <SEP> Comp. <SEP> 2 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 3 <SEP> Ex. <SEP> Comp. <SEP> 3 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 3
<tb> Ex. <SEP> Comp. <SEP> 4 <SEP> Solde <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Note <SEP> : <SEP> toutes <SEP> les <SEP> valeurs <SEP> sont <SEP> en <SEP> pour-cent <SEP> en <SEP> masse. a préparé les portées employant un alliage pour portée conforme à la présente invention ainsi que les exemples comparatifs de portées par le proce suivant A qui est un exemple d'un procédé conforme à la présente invention, tandis que l'on a préparé la portée utilisant LBC-3 comme alliage pour la portée par le procédé suivant B qui correspond à un procédé de fabrication conventionnel. On a également préparé les exemples comparatifs par le procédé A mais leur composition tombe en dehors des plages d'une portée conforme à la présente invention. PROCÉDÉ A Dispersion : on disperse uniformément une poudre d'un alliage pour portée, sous une épaisseur de 0,3 mm, sur une plaque d'acier d'une épaisseur de 5,0 mm et d'un diamètre de 80 mm.

Frittage : on chauffe la plaque d'acier et la poudre d'alliage pour portée à 860 C pendant quinze minutes dans un four de chauffage contenant une atmosphère d'hydrogène. Les grains des poudres d'alliage pour la portée agglomèrent l'un à l'autre et à la plaque d'acier pour former une structure multicouche incluant la plaque d'acier et une surface de portée formée sur la plaque d'acier.

Compression : après frittage, on comprime la surface multicouche dans presse sous une pression de 400 MPa pour affiner l'alliage qui se trouve dans la surface de la portée.

Recuit : après compression, on recuit la structure multicouche en la chauffant à 860 C pendant quinze minutes, dans un four de chauffage conte nant une atmosphère d'hydrogène, pour éliminer les contraintes et la dureté.

Finition grossière : après recuit on usine la surface de la portée de la structure multicouche au tour à commande numérique pour donner une finition grossière d'une rugosité de surface d'environ 0 5 um Ra.

Finition fine : on polit la surface de la portée de structure multicouche, a finition grossière, avec une machine de polissage pour obtenir une finition fine à une rugosité de surface de 0, l um Ra PROCÉDÉ B Dispersion : on disperse uniformément une poudre d'un alliage pour portée, sous une épaisseur de 0,3 mm, sur une plaque d'acier d'une épaisseur 5,0 mm et d'un diamètre de 80 mm.

Frittage : on chauffe la plaque d'acier et la poudre d'alliage pour portée a 800 C pendant quinze minutes dans un four de chauffage contenant une atmosphère d'hydrogène. Les grains des poudres d'alliage pour la portée s'agglomèrent l'un à l'autre et à la plaque d'acier pour former une structure multicouche incluant la plaque d'acier et une surface de portée formée sur la plaque d'acier. (C) Compression : après frittage, on comprime la surface multicouche dans une presse sous une pression de 300 MPa pour affiner l'alliage se trouve dans la surface de la portée.

Recuit : après compression, on recuit la structure multicouche en la chauffant à 800 C pendant quinze minutes, dans un four de chauffage conte nant une atmosphère d'hydrogène, pour éliminer les contraintes et la dureté.

Finition : après recuit, on usine la surface de la portée de la structure multicouche au tour à commande numérique pour obtenir une rugosité se surface d'environ 0,5 ,um Ra.

Par conséquent le procédé B emploie une température de frittage plus basse, une température de recuit plus basse, et une charge de pression plus basse que dans le procédé A et il ne comporte pas une étape de finition.

On alors soumis les différentes portées fabriquées par les procédés A et B à un test d'usure sous poussée au cours duquel on fait varier une charge par incréments tout en envoyant de l'huile à 80 C au-dessus de la pièce à tester dans l'air en utilisant une machine de test de frottement sous poussée pour mesurer pression de grippage de chaque portée en fonction de la vitesse périphérique. Les résultats de ce test sont indiqués sur la Figure 1.

En outre on a mesuré la pression de grippage et le coefficient de frottement des exemples de portée conformes à la présente invention et la portée conventionnelle en employant LBC-3, à l'aide d'une machine de test de frottement de poussée avec des températures de l'huile de 80 C et une vitesse périphérique de 16,5 mètres par seconde. Les résultats de ce test sont indiqués la Figure 2. Comme on peut le voir sur ces Figures, les propriétés de la portée des exemples de portée conformes à la présente invention ont été supérieures à celles des exemples comparatifs et ont été en gros comparables à, ou meilleures que, celles de la portée employant LBC-3.

Pour illustrer les effets d'un procédé de fabrication conforme à la présente invention, on a fabriqué une portée par le procédé A décrit ci-dessus en utilisant la poudre d'alliage pour portée de l'exemple 1, tout en fabriquant également une autre portée constituée des matériaux identiques, par le procédé B décrit ci-dessus. Pour ces exemples, on a formé une surface de portée des deux côtés de chaque plaque d'acier pour simuler une portée pour un disque en nutation d'un compresseur de conditionnement d'air pour automobile du type comportant des patins de piston venant contacter deux faces du disque en nutation, comme représenté sur la Figure 3. Le processus de formage de la surface de portée a été le même pour chaque côte de la plaque d'acier.

résistance au cisaillement de la portée formée par le procédé A conforme à la présente invention a été 200 MPa et sa pression de grippage a été 2 MPa. La résistance au cisaillement de la portée formée par le procédé B conventionnel a été 160 MPa et sa pression de grippage a été 22 . La portée formée par un procédé de fabrication conforme à la présente invention présentait donc des propriétés supérieures à celle formée par un procédé conventionnel. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uni quement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Portée lisse sans plomb comportant un support (10) et une poudre essentiellement constituée de 7-13 pour-cent en masse de Sn, 0,1 pour-cent en masse Ag et le solde de Cu, frittée sur le support pour former une surface de portée (15, 16) sur le support.

2. Portée comme revendiquée dans la revendication 1, dans laquelle la surface de portée présente une rugosité d'au maximum 0,1 pm

3. Portée comme revendiquée dans la revendication 1, dans laquelle le support (1 consiste en une plaque d'acier.

4. Portée comme revendiquée dans la revendication 1, dans laquelle le support (1 consiste en un disque d'acier.

5. Portée comme revendiquée dans la revendication 1, dans laquelle la portée est cylindrique et la surface de portée est formée sur une surface intérieure support.

6. Portée lisse sans plomb comportant un support (10) et une poudre essentiellement constituée de 7-13 pour-cent en masse de Sn, 0,1-5 pour-cent en masse de Ag, au moins l'un de 0,05-0,5 pour-cent en masse de bisulfure de molybdène et 0,1-2 pour-cent en masse de poudre de graphite, et un solde de Cu fritté pour former une surface de portée (15, 16) sur le support.

7. Portée comme revendiquée dans la revendication 6, dans laquelle la surface de portée (15, 16) présente une rugosité d'au maximum 0,1 um Ra.

8. Portée comme revendiquée dans la revendication 6, dans laquelle le support (10) consiste en une plaque d'acier.

9. Portée comme revendiquée dans la revendication 6, dans laquelle le support (1 consiste en un disque d'acier.

10. Portée comme revendiquée dans la revendication 6, dans laquelle la portée est cylindrique et la surface de portée est formée sur une surface intérieure support.

11. Procédé de fabrication d'une portée lisse comportant - dispersion d'une poudre d'alliage pour portée sans plomb sur un support (10) ; - frittage de la poudre d'alliage pour portée sur le support dans une atmosphère d'hydrogène à 840-880 C pour former une surface de portée (15, 16) sur le support.

12. Procédé comme revendiqué dans la revendication 11 incluant - affinage de la surface de portée par compression sous une pression 300-500 MPa ; - recuit de la surface de portée dans une atmosphère d'hydrogène à - 880 C après affinage.

13. Procédé comme revendiqué dans la revendication 12, comportant en outre finition grossière de la surface de portée (15, 16) après recuit pour donner une rugosité de surface de 0,3-1 ,um Ra ; et polissage de fa surface de portée après finition grossière pour donner rugosité d'au maximum 0,1 ,um Ra.

14. Procédé comme revendiquée dans la revendication 11, dans lequel la poudre d'alliage pour la portée est essentiellement constituée de 7-13 pour cent en masse de Sn, 0,1-5 pour-cent en masse de Ag et le solde de Cu.

15. Procédé comme revendiqué dans la revendication 11, dans lequel poudre d'alliage pour la portée est essentiellement constituée de 7-13 pour- cent en masse de Sn, 0,1-5 pour-cent en masse de Ag, au moins l'un de 0,05-0,5 pour-cent en masse de bisulfure de molybdène et 0,1-2 pour-cent en masse de poudre de graphite, et un solde de Cu.

16. Portée comme revendiquée dans la revendication 11, dans laquelle le support (10) consiste en une plaque d'acier.

17. Portée comme revendiquée dans la revendication 11, dans laquelle le support (10) consiste en un disque d'acier.