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lundi 11 février 2019

Fenêtres de cabine 4 - Shelter windows 4

La restauration des fenêtres arrières aurait pu être une simple question de vitrerie et la complication se réduire à la découpe en ovale. Un petit détail se cachait dans l'étape du remontage.
   Restoration of the rear windows could be only a matter of glaziery and difficulty limkited to the oval shape cutting. A small detail was hidden in the assembly process.

En fait, les fenêtres étaient déjà démontées quand nous avons acheté la machine et un début de travail avait été fait dessus. Dans une tentative de démontage pour retirer les débris de verre et de mastic, certaines vis de la parclose avaient été retirées.
Cela ne devait pas poser de problème jusqu'à ce que l'on découvre pour certaines qu'il ne s'agissait pas de vis courantes. Tout d'abord le cône sous la tête est bien plus pointu que d'habitude, et une vis d'aujourd'hui ne va pas bien loin et devient vite dure à tourner.
   In fact, the windows were already disassembled when we purchased the machine and work had been undertaken. In an attempt of disassembly to remove broken glass and seal, some screws of the flange have been withdrawn.
This shouldn't pose problem until we discover some were not ordinary ones. First, the cone under the head is sharper than usual, and a current screw doesn't go far before it becomes hard to turn.

Plutôt que de forcer et d'abîmer le filetage, la vis témoin est observée de plus près avec un instrument permettant d'identifier les filets. A priori, il s'agirait d'un pas de 1,25mm par tour, ce qui, pour un diamètre de 6mm est plus que la norme métrique de 1mm. La mesure du diamètre indique également 6,2mm, ce qui est au-dessus de la côte habituelle de 5,8mm (les vis sont toujours plus petites que le diamètre nominal tandis que les écrous sont à la cote, il est effectivement plus facile d'ajuster une vis qu'un écrou).
Ces éléments laissent entrevoir une autre possibilité qu'un simple ancien standard ou qu'une norme usine d'avant-guerre. La consultation des tableaux de filetage aux normes SI, qui précédaient les normes ISO actuelles montre qu'il n'y a pas de correspondance exacte avec les cotes relevées. Par contre, les dimensions semblent bien proches de celles en mesures impériales et les tableaux de référence le confirment. Plus précisément la norme UNC dont la dimension 1/4'' de diamètre nominal 6,32mm (6,2 en déduisant le jeu) et le pas de 1,27mm correspondent très bien. A deux centièmes près, on ne pouvait pas faire la différence avec un simple calibre visuel, mais le diamètre était un indice assez révélateur pour chercher dans la bonne direction. Oui, pour restaurer du matériel ancien, il faut parfois se transformer en enquêteur !
   Instead of applying force and destroy the threading, the witness screw is observed closely with an instrument for thread identification. A priori, it appears to be a step of 1.25mm per turn, which is, for a 6mm diameter, over the 1mm standard. Measuring the diameter indicates 6.2mm, which is over the 5.8mm usually found (screws are always smaller than the nominal size while nuts are properly sized, il is actually easier to adjust a screw than a nut).
These elements allow to consider an other possibility than a simple old standard or a prewar factory standard. Reference to the SI standard thread data sheets, that predates the current ISO standards, show there is no match with our actual dimensions. On the opposite, these dimensions seem really close to imperial measures and reference tables confirm this. More precisely the UNC standard in which the 1/4"size of nominal diameter 6.32mm (6.2mm when play is substracted), and the step of 1.27mm are very well matching. As close as two undredth of a millimeter, we could not see the difference with a simple visual gauge but the diameter clue was revealing enough to lead us in the right direction. Yes, to restore old equipment, sometimes we must become an investigator !

Exemple de jauge à filetage
Example of a threading gauge

Autre surprise, les deux fenêtres sont différents sur ce point: l'une a toutes ses vis en filetage américain, l'autre n'en a qu'une, les autres sont métriques ! A y regarder de plus près, les filetages portent les traces d'un retaraudage (ce que nous voulons éviter), pas très bien réalisé d'ailleurs puisque certaines vis ne rentrent que si on les présente de travers... Les chanfreins dans la parclose peuvent très bien avoir été modifiés pour accepter les nouvelles vis. Cela nous confirme d'ailleurs que les vis américaines sont antérieures aux vis métriques puisque cette modification est irréversible à moins d'un gros travail de rebouchage et réusinage, très peu crédible en l'occurrence.
   Other surprise, the two windows are different on that matter: one has all its screws with american threads, the other has only one while all other are metric ! Looking at it closely, the metric threads show traces of alteration (what we want to avoid), not well done though, as some screws only fit when inserted askew... Chamfers in the flange could have been modified to receive the new screws. This confirms that american screws were there before the metric ones as the alteration is irreversible except with a considerable amount of work filling and machining again, really not credible in this case.

Est-il normal de trouver de la visserie avec un filetage américain sur une locomotive allemande en temps de guerre ? Cela n'a en fait rien d'anormal, il y avait bien des échanges avant la guerre et les besoins industriels faisaient alors que le matériel circulait librement. Une fois les hostilités déclenchées, surtout en cas de pénurie d'outillage, l'usage de normes étrangères ne posait aucun problème pour des usages relativement secondaires comme les fenêtres de locomotives. N'importe quel filetage aurait pu convenir...
   Is it normal to find screws with american threading on a german locomotive during wartime ? This is not abnormal, there were exchanges prior to the war and industrial needs made that equipements circulated freely. Once the hostilities are triggered, mostly with lack of supplies, using foreign standards was not a problem for secondary subjects as lomotives windows. Any threading would do...

Et pour l'angle de la tête fraisée, pourquoi cette différence ?
Le plus probable est qu'il s'agisse d'une mesure d'économie. Avec un angle plus pointu, le diamètre de la tête diminue, ce qui permet d'utiliser une barre de métal d'un diamètre plus petit. L'avantage est multiple: moins de métal au départ pour en consacrer plus à d'autres usages, moins d'usinage, donc moins de temps et moins d'usure des outils. Pour autant, vue sa hauteur, le cône reste suffisant pour répartir l'effort de serrage et l'usinage du chanfrein dans la parclose ne présente aucune différence, à ceci près que l'outil peut être taillé dans une fraise standard usée, réaffûtée pour l'occasion. Là encore, moins de temps passé car moins de métal à enlever. L'effort de guerre est partout !
   And for the screw countersunk head, why this difference ?
The most probable is that it was for saving. With a sharper angle, the head diameter is reduced, which allows to use a smaller stock bar. Benefits are multiple: less metal used to share some with other purposes, less machining then less time to spend on it and less tools wearing. So far, considering its height, the cone remains enough to spread the tightening efforts and machining chamfers in the flange show no difference except that the tool could be cut in a used standard bit specially modified for the occasion. Here again, less time spent due to less metal to be removed, and tools made of reused metal. War effort is everywhere !
Pour une même résultat, moins de matière première nécessaire.
For a same result, less raw material needed.

Alors comment remplacer les vis manquantes ? Il n'est évidemment pas question de modifier le filetage et les chanfreins pour utiliser des vis modernes. Ce serait évidemment plus facile mais le taraudage (le pas de vis femelle) serait aussi beaucoup plus fragile. Comme il ne s'agit pas non plus de jouer aux perfectionnistes, on ne va pas non plus usiner entièrement des vis neuves mais plutôt en modifier des modernes pour les adapter.
Le matériel employé sera des plus simples: des vis 1/4" UNC dont la tête hexagonale est usinée sur un tour pour enlever les six pans de serrage et réaliser un cône sous la tête. Pour cela, le petit chariot du tour est orienté pour un cône de 60°, à comparer avec les 90° habituels pour ce type de visserie. La dernière opération est de réaliser la fente pour la lame de tournevis, et pour rester simple, c'est fait à la scie à métaux... Un passage de la tête sur une ponceuse à bande permet d'effacer les marques d'origine en relief et d'adoucir l'angle laissé vif par l'usinage.
   So, how to replace the missing screws ? It is obviously not desirable to alter the threadings and chamfers to use modern screws. It would actually be easier but the female thread would become weaker. As it is not the goal to be perfectionist, we will not machine new screws intirely but rather modify existing ones to adapt them.
The material used will be most simple: 1/4"UNC screws whose hexagonal head is machined on a lathe to remove the six tightening flats and create a cone under the head. For that, the little chariot of the lathe is oriented for a 60°cone, to be compared with the usual 90° for this kind of screws. The last operation is to make a slot fot the screwdriver, and to keep it simple, it is done with a metal hand saw... A passage on the backstand allows to erase the original protruding branding and reduce the sharp edge from machining.

Au final, les vis doivent être appairées avec les fenêtres puisqu'elles ne sont pas toutes identiques, d'autant plus que le mode de serrage dans le mandrin du tour, avec des écrous, en a excentré quelques-unes qui ne tombent pas parfaitement dans leur logement. C'est un moindre mal que nous acceptons aisément car il ne sera probablement pas visible et ne pose aucun problème fonctionnel.
   At the end, the screws must be paired with the frames since they are not all identical, for that the holding method in the lathe chuck with nuts made some of them excentric, they do not fit perfectly their housing. It is a least issue we accept easily because it probably wouldn't be visible and does not pose any functional trouble.

Tout cela pour vous montrer tout ce que l'on peut apprendre de l'observation d'une petite vis et ce qu'on peut en déduire en se replaçant dans le contexte de la construction de ces machines. Ce ne sont bien sûr que des hypothèses, ne disposant pas d'informations plus précises sur la question, mais nous les croyons cependant réalistes et crédibles.
   All this to show you what we can learn from observing a tiny screw and all we can deduce of it while placing ourselves in the context of building these machines. Of course, these are only hypothesis in the absence of more precise information on that question, but we think they are somewhat realistic and credible though.