BE1001468A4 - Procede de traitement de metaux, en particulier d'aciers et application a la realisation de chaines de transmission. - Google Patents

Abstract

On décrit un procédé de traitement de surface de métaux en vue d'en réduire le coefficient de frottement, par phosphatation dite phosphatation-manganèse à une épaisseur inférieure à 0,02 mm et par application ultérieure d'une résine contenant du bisulfure de molybdène. Ce procédé de traitement convient pour les éléments constitutifs (3, 7) de maillons de chaine de transmission (1). Il est effectué directement sur lesdits éléments découpés (3, 7) ou sur des feuillards métalliques destinés à la réalisation de ceux-ci.

Description

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   PROCEDE DE TRAITEMENT DE METAUX, EN PARTICULIER D'ACIERS ET 
APPLICATION À LA REALISATION DE CHAÎNES   DE   TRANSMISSION   objet   de l'invention 
La présente invention concerne un procédé perfec- tionné de traitement de métaux, en particulier de l'acier, en vue d'en améliorer les caractéristiques de friction. 



   Une application particulière de ce procédé de trai- tement est celle de la réduction des pertes existant par frot- tement dans le fonctionnement de transmissions par chaîne, par exemple pour les chaînes de vélo. 



  Résumé de l'état de la technique 
On a eu recours à de nombreuses techniques de lubri-      fication, permanentes ou non, pour réduire les frottements et par conséquent les pertes d'énergie dans des pièces mobiles en contact. 



   A titre d'illustration, on peut indiquer que les chaînes existant sur le marché présentent les traitements de surface suivants: a) acier noir graissé, b) acier des plaques de localisation et de liaison noircies par des procédés du type black oxyde, c) acier desdites plaques zingué et bichromaté, d) acier desdites plaques cadmié et bichromaté. 



   Pour divers secteurs d'application autres, il a été proposé également de traiter les surfaces à l'aide de compo- sés contenant du bisulfure de molybdène (MoS2). 



   Une technique également utilisée consiste à réaliser 

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 une phosphatation qui consiste en un traitement à l'aide d'acide phosphorique comportant habituellement divers additifs (sels de manganèse et/ou de zinc généralement). On parle dans ce cas d'une phosphatation-manganèse. 



   Les cristaux de phosphates de fer et des autres élé- ments ajoutés en proportions mineures qui sont ainsi formés sont poreux et absorbent ou adsorbent l'huile. 



   Généralement, les épaisseurs de la couche de phospha- tation sont de l'ordre de 0,05 à 0,1 mm. 



   La demanderesse s'est aperçue que la transposition des techniques classiques de phosphatation aux transmissions à chaîne n'était pas possible par suite des très faibles tolé- rances admises. L'épaisseur de la couche de phosphatation aurait l'effet contraire à celui souhaité. , 
Les outillages existant pour la production de chai- nes de transmission pourraient théoriquement être modifiés pour tenir compte d'une surépaisseur résultant de la phospha- tation, mais cette opération n'est pas économique. De plus, une certaine usure se produit par suite de la rupture des cristaux qui provoquerait à la longue un jeu préjudiciable de la transmission. 



  Problèmes à la base de l'invention 
La présente invention vise à fournir un procédé de traitement de métaux qui permette de réduire le frottement des surfaces métalliques en contact et en mouvement, en parti- culier dans le cas d'application à des maillons de chaîne de transmission de force, qui ne nécessite pas de modification des outillages de production de ces chaînes, qui présente une bonne résistance à l'usure et qui conserve pendant une longue durée ses propriétés de résistance réduite au frottement. 



   A titre subsidiaire, résolu par une forme d'exécu- tion préférée de l'invention, on vise à réaliser un procédé de traitement qui permet un traitement initial de feuillards, de manière que ces feuillards puissent être utilisés pour for- mer des plaquettes de maillons en conservant leur propriétés, ce qui évite de devoir traiter des éléments de plaquettes et 

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 autres éléments constitutifs de maillons de chaîne après leur formage. 



  Eléments caractéristiques essentiels de l'invention 
Les buts ainsi visés peuvent globalement être at- teints par un procédé de traitement de métaux, en particulier de l'acier, caractérisé en ce qu'on procède à une phosphata- tion, en particulier à une phosphatation dite phosphatation- manganèse à une épaisseur inférieure à 0,02 mm, de préférence de l'ordre de 0,01 mm en vue de constituer une base d'accro- chage et en ce qu'on applique ultérieurement sur cette base d'accrochage une résine contenant du bisulfure de molybdène. 



   Avantageusement, la résine contenant du bisulfure de molybdène est un produit qualifié par son producteur, la firme DOW CORNING à München de vernis lubrifiant ou de "bonded lubricant", qui est applicable par trempage ou par projection au pistolet et vendu sous la marque déposée MOLYKOTE 3400A. D'autres produits équivalents peuvent bien entendu être utilisés. 



   Il est surprenant qu'une couche de phosphatation de l'ordre de 0,01 mm puisse assurer une base d'accrochage suffi- sante pour la résine contenant le bisulfure de molybdène. On constate de plus qu'un traitement selon l'invention conserve ses propriétés de réduction du frottement pendant des durées très longues. 



   Sans que la demanderesse entende se limiter par les considérations qui suivent, elle pense que l'explication sui- vante peut être donnée pour comprendre ces phénomènes. 



   Contrairement aux préjugés existants, une couche de phosphatation épaisse n'est pas nécessaire et serait même plu- tôt préjudiciable. En effet, dans une couche de phosphatation épaisse, les cristaux soumis à des pressions élevées ont ten- dance à se rompre et les cristaux ou fragments de cristaux sont libérés et s'usent rapidement. Ils sont alors éliminés en entraînant avec eux la résine au bisulfure de molybdène. 



   D'une part, l'action lubrifiante que l'on espère permanente est ainsi partiellement perdue et d'autre part, les jeux créés par l'usure de la couche de phosphatation sont 

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 à l'origine d'une nouvelle usure plus marquée. 



   L'invention sera décrite plus en détail en référen- ce à un mode d'exécution préféré, à savoir une chaîne de vélo. 



   Au cours de cette description, divers avantages com- plémentaires et caractéristiques supplémentaires de l'inven- tion apparaîtront au spécialiste. 



  Brève description du dessin unique annexé 
Dans la figure unique annexée, on a représenté sché- matiquement un maillon de chaîne pour lequel le procédé de l'invention trouve une application particulièrement inté- ressante. 



  Description détaillée d'une forme d'exécution avantageuse de l'invention 
Les pertes d'énergie par frottement dans les chai- nes de vélo ont lieu principalement d'une part entre la pla- que de liaison et les plaques de localisation des galets et d'autre part entre les galets et les plaques de localisation lors de l'enroulement de la chaîne sur les pignons. 



   Dans la figure unique, le chaînon portant le repère général 1 est constitué par deux plaques dites de localisa- tion 3 qui relient et maintiennent à un espacement précis deux galets de chaque chaînon. La plaque de localisation 3 comporte deux perçages. Le diamètre intérieur du perçage localise la position des axes, le diamètre extérieur de ces mêmes perçages lo- calise la position des galets 5. Chaque chaînon 1 est relié à son voisin par deux plaques de liaison 7 qui portent deux axes 9 reçus dans les galets 5. Un sertissage des axes solidarise l'ensemble. 



   Ces éléments constitutifs sont réalisés à partir de feuillards par découpe, perçage, emboutissage etc., selon des techniques d'usinage classiques à l'aide de presses calibrées. 



   Dans le cas particulier de vélos équipés de dérail- leurs, plusieurs pignons comportant un nombre de dents diffé- rent sont montés sur la zone arrière. De plus il est habituel de prévoir des plateaux multiples au pédalier. On notera qu'en plus d'une disposition idéale dans laquelle un plateau de pédalier est parfaitement aligné par rapport à un pignon 

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 de la roue arrière, il existe un grand nombre de positions hors alignement dans lesquelles il existe nécessairement des frottements importants entre les plaques de localisation, les plaques de liaison et les galets. 



   La demanderesse a observé qu'un traitement de sur- face judicieux selon l'invention peut diminuer de 10 à 20 % les pertes existant par frottement dans le fonctionnement des chaînes de vélo. 



   Ce traitement est effectué de préférence directe- ment sur des feuillards destinés à la fabrication des mail- lons de chaîne, pour constituer les plaques de localisation et de liaison, sans que les opérations d'usinage ne pertur- bent les qualités conférées par ce traitement. 



   Il est encore apparu que les galets qui agissent à flanc de filets sur les pignons (par pignons, il faut compren- dre aussi bien les pignons de la roue arrière que le ou les plateaux du pédalier) sont soumis à des efforts importants et à une usure rapide entraînant des déformations de ces galets (ovalisation notamment). A titre complémentaire, il est propo- sé selon l'invention de traiter au moins la surface extérieu- re des galets des maillons (quelques fois appelés rouleaux) par chromage dur afin d'en augmenter la résistance. 



   La réunion des traitements susdits assure aux chai- nes en question, dans les mêmes conditions que celles utili- sées précédemment pour des chaînes du commerce, un fonctionne- ment demandant de 10 à 20 % d'énergie en moins, et ce, même après 64 heures de fonctionnement continu. 



  Essai de comparaison 
Une bicyclette est fixée sur des rouleaux adéquats, tels que ceux connus par l'entraînement des coureurs. L'axe du pédalier est entraîné par un moteur à courant continu qui enregistre l'énergie globale destinée à faire rouler la bicy- clette à 40 km/h dans différentes positions du dérailleur, tel que cela se passe lors d'une utilisation normale. 



   L'énergie consommée est enregistrée tous les quarts d'heures, puis toutes les heures de fonctionnement et est portée en diagramme. 

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   On place d'abord des chaînes de vélo livrées dans le commerce et on procède à l'essai comme indiqué ci-dessus. 



   On procède de la même façon pour une chaîne de vélo traitée par le procédé de l'invention. 



   Il apparait que dans les mêmes conditions, l'éner- gie nécessaire qui était de l'ordre de 100 Watts à 105 Watts, après une heure de fonctionnement dans le cas des chaînes du commerce, passe à 83 ou 90 watts pour les chaînes traitées selon l'invention, toutes les autres conditions de l'essai restant rigoureusement égales. 



   Après une heure de fonctionnement, les chaînes du commerce indiquent aux appareils de mesure, une augmentation d'énergie consommée de l'ordre de 10% par rapport à l'énergie consommée au début de l'essai (la position du dérailleur étant modifiée toutes les minutes, imitant la façon dont pro- cède un coureur cycliste). 



   L'augmentation de l'énergie est due aux grippages des différents éléments de la chaîne. 



   En revanche, les chaînes traitées selon l'inven- tion, maintiennent une consommation d'énergie constante (et réduite du facteur indiqué) pendant plus de 60 heures.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de métaux, en particulier de l'acier, en vue d'en réduire le coefficient de frottement, caractérisé en ce qu'on procède à une phosphatation dite phos- phatation-manganèse à une épaisseur inférieure à 0,02 mm, de préférence de l'ordre de 0,01 mm, et en ce qu'on applique ul- térieurement une résine contenant du bisulfure de molybdène.
2. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la résine contenant du bisulfure de molybdène est ap- pliquée par trempage ou par projection au pistolet.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caracté- risé en ce que la résine contenant du bisulfure de molybdène est le MOLYKOTE 3400A de Dow Corning.
4. 4. Feuillard métallique traité par le procédé selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 3.
5. 5. Utilisation d'un feuillard métallique, de préfé- rence en acier, traité par le procédé selon l'une ou plu- sieurs des revendications 1 à 3 pour la fabrication des élé- ments de maillon de chaine, tels que les plaquettes de loca- lisation et les plaquettes de liaison.
6. 6. Elément de maillon de chaîne traité par le pro- cédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
7. 7. Chaine de transmission comportant par maillon deux plaquettes de localisation des galets et deux plaquettes de liaison, caractérisée en ce que les plaquettes de liaison et de localisation sont constituées en acier traité selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 3.
8. 8. Chaîne de transmission selon la revendication 7 caractérisée en ce que au moins la surface extérieure des ga- lets des maillons est traitée par chromage dur.
9. 9. Procédé de fabrication d'une chaîne de transmis- sion caractérisé en ce qu'on traite un feuillard métallique, de préférence en acier, selon le procédé de l'une des revendi- cations 1 à 3, en ce qu'on réalise les plaquettes de liaison et de localisation par découpe, perçage, emboutissage classi- que du feuillard traité et en ce qu'on assemble la chaîne de manière connue en soi, ou bien en ce qu'on réalise les <Desc/Clms Page number 8> plaquettes de liaison et de localisation par découpe, perça- ge, emboutissage classique d'un feuillard métallique, de pré- férence en acier, en ce qu'on traite ces plaquettes selon le procédé de l'une des revendications 1 à 3 et en ce qu'on assemble la chaîne de manière connue en soi.
10. 10. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que, pour l'assemblage de la chaîne, on utilise des galets ou rouleaux dont au moins la surface extérieure est traitée par chromage dur.

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