L'ADHÉRENCE L'emploi d'antifriction comme revêtement de coussinet exige une qualité qui permette d'assurer une liaison solide et homogène entre le support et l'antifriction. 1 - NATURE ET CARACTÈRE DE LA LIAISON La liaison idéale serait une transition continue entre structures et propriétés du support et celles de l'antifriction, et celle-ci ne peut être obtenue que par diffusion de l'un dans l'autre. Pour réaliser cette diffusion idéale, il est au moins nécessaire que la surface du support soit parfaitement propre et chimiquement préparée, que les deux surfaces soient en contact total et constant, et maintenues à la température convenable pendant toute la durée de la diffusion ; le refroidissement ultérieur ne devra laisser aucune retassure ni tension. S'opposent à cette diffusion des composés de faible coulabilité, étain-fer et étain-cuivre entre autres : ainsi le composé Cu6Sn5 (qui se forme quand le support est en bronze ou quand l'antifriction contient trop de cuivre) nuit à la bonne liaison ; de même, si l'absence du composé FeSn2 interdit une bonne adhérence, en trop grande quantité il nuit à la liaison s'opposant à la diffusion. Par le choix de l'antifriction et par les conditions de coulée, on peut contrôler la présence et le taux de ces composés : le cuivre par exemple devra être en quantité suffisante dans l'antifriction pour améliorer sa résistance à la traction, et surtout éviter la ségrégation, mais en quantité insuffisante pour ne pas provoquer la formation de trop de composants Cu6Sn5. Le déroulement du refroidissement est le suivant : l'antifriction liquide se refroidit de sa température de coulée jusqu'à sa température de liquidus (solidification commençante), puis de petites quantités de différents composés solides (cubes SbSn, FeSn2, aiguilles ou étoiles Cu6Sn5) se forment dans la matrice encore liquide riche en étain ; enfin cette matrice se solidifie à la température du solidus (fusion commençante). 2 - FACTEURS D'ADHÉRENCE 2-1- L'antifriction : en règle générale, les impuretés telles que le fer, l'arsenic, le zinc sont des facteurs de défauts d'adhérence ; en outre, et dans le cas des antifrictions à base d'étain, la présence de plomb nuit à l'adhérence : si, par exemple, à 100 °C, l'adhérence vaut : 100 quand Pb < 0,02%, elle ne vaut plus que : 93 quand Pb = 0,10%, 72 quand Pb = 0,35%, 55 quand Pb = l,00%, et se stabilise à 50 quand Pb > 1,20%. Ces chiffres démontrent que la qualité de l'antifriction est primordiale pour espérer une bonne et totale adhérence. 2-2- Le support : 2-2-1- Les bronzes, faciles à étamer, et généralement sur lesquels une bonne adhérence est aisée à obtenir. 2-2-2- Les aciers, sur lesquels l'adhérence varie beaucoup en fonction du type d'acier : facile avec les aciers doux classiques, elle est plus difficile à obtenir avec des aciers austénitiques ou alliés. Par exemple, un acier mi-dur régulé dans des conditions standard aura une valeur d'adhérence deux fois fois plus élevée qu'un acier au nickel dans les mêmes conditions. La cause de ce phénomène en est principalement que les éléments alliés s'opposent aux transformations de l'acier à l'état solide et à la diffusion. Enfin il faut noter que tous les aciers, même les doux, "vieillissent" quand ils sont longtemps maintenus à une température de 100 à 200 °C : leur dureté augmente et leur capacité de diffusion diminue ; c'est la raison pour laquelle il sera toujours plus difficile de réguler un coussinet usagé qu'un neuf. 2-2-3- Les fontes sont à rapprocher des aciers spéciaux car l'élément allié dans ce cas est le flocon de graphite. 2-2-4- Les alliages d'aluminium enfin peuvent présenter une bonne adhérence s'ils sont débarrassés de la couche d'alumine qui les recouvre, notre produit "ETAMALLOY® ALU" donnant dans ce cas d'excellents résultats. 2-3- La préparation de la surface et l'étamage du support doivent faire l'objet de grands soins : l'étamage assure la diffusion de l'antifriction vers la surface du support à l'abri de toute oxydation ou de toute adsorption. Un étamage parfait est une des conditions indispensables pour obtenir une bonne adhérence, et seule une préparation correcte de la surface permet un étamage sans défaut. 2-3-1- Nettoyage et dégraissage et, dans certains cas, grenaillage (ou sablage) sont absolument indispensables. 2-3-2- L'état de surface du support ne doit pas être trop irrégulier, au risque de provoquer des différences de refroidissement et des amorces de rupture ; c'est pourquoi, si la "peau d'orange" peut être favorable à l'adhérence, en revanche les rayures d'usinage sont à proscrire. 2-3-3- La température d'étamage : l'expérience montre que les résultats sont moins bons en dessous de 300 °C, car la diffusion est incomplète et la mince couche de FeSn2 se forme mal. 2-3-4- La durée de l'opération d'étamage conditionne en fait l'épaisseur de l'étamage qui, si elle est trop grande, s'oppose à la diffusion de l'antifriction. Dans le cas d'un étamage au bain, le simple fait de secouer la pièce à la sortie du bain d'étamage élimine les surépaisseurs. En revanche, il ne faut pas oublier le caractère "dissolvant" de l'étain : une pièce en bronze se "dissout" assez rapidement dans un bain d'étain, et de plus pollue celui-ci ; une pièce en acier se dissoudra beaucoup moins vite, mais polluera plus le bain par le fer apporté. 2-3-5- La nature de l'étamage : si une soudure de bonne qualité (sans cuivre) est utilisée, sa teneur en étain n'a pas grande influence. Toutefois, cette opération est plus facile avec une soudure de 33 à 60% d'étain, mais alors on introduit dans l'antifriction une quantité non négligeable de plomb, ce qui devient un inconvénient dans le cas d'antifriction à haute teneur en étain sans plomb ; dans ce dernier cas, il est préférable d'utiliser l'étain pur pour l'étamage, même si l'étamage est plus délicat à conduire qu'avec une soudure à 33 % d'étain. L'utilisation de l'antifriction lui-même comme agent d'étamage est fortement déconseillée parce que celui-ci contient du cuivre et qu'il se forme alors une couche importante de Cu6Sn5 qui s'oppose à la diffusion ultérieure de l'antifriction. 2-3-6- Les conditions de la coulée : un alliage de bonne qualité a été choisi, et la surface du coussinet a été bien préparée ; les conditions de coulée vont déterminer l'adhérence : a) La température de coulée de l'antifriction dépend de son point de fusion et de sa coulabilité, mais aussi de la dimension du coussinet, c'est à dire de la quantité d'antifriction à mettre en jeu. C'est pourquoi dans notre documentation, nous donnons des intervalles assez étendus de températures d'emploi, en dessous desquelles l'antifriction n'a pas la fluidité nécessaire et au-dessus desquelles l'oxydation du bain devient trop importante, ou brûlera l'étamage. b) La température du coussinet lui-même, des montages et des mandrins : hormis le mandrin (noyau intérieur en coulée gravitique) dont la température doit être voisine de celle de l'antifriction lors de la coulée, coussinet et montage doivent être portés à la même température que celle de l'étamage. 3 - LE REFROIDISSEMENT L'étude de la nature de la liaison coussinet-antifriction a montré que le refroidissement après la coulée avait une importance capitale pour la qualité de l'adhérence. A cet effet, il convient de pratiquer un refroidissement forcé et de favoriser un refroidissement uniforme avec de l'eau, et non pas avec de l'air qui n'évacue pas les calories. Lorsque la coulée est centrifuge, un refroidissement par jet d'eau diffusée améliore sensiblement les résultats. Mais il faut veiller à ce que les dispositifs de montage du coussinet n'entraînent des différences de refroidissement qui nuiraient à l'adhérence. Un refroidissement violent et brusque doit être évité sinon il risquerait de provoquer des tensions internes qui contrarieraient la force d'adhérence et seraient génératrices de rupture par fatigue. A cet égard, un jet d'eau divisé ou diffusé est donc préférable à un jet unique et brutal. 4 - LE MODE DE COULEE La nature, les dimensions des pièces à réguler, les caractéristiques des antifrictions à mettre en œuvre, la complexité éventuelle des montages nécessaires font partie des facteurs à prendre en considération pour le choix du mode de coulée : par gravité ou par centrifugation. Selon les conditions, l'un ou l'autre de ces modes présente des avantages et/ou inconvénients : par exemple, la coulée centrifuge exige de déterminer avec précision la vitesse de la centrifugation, afin d'éviter notamment la ségrégation de l'antifriction au cours de la coulée.