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"Procédé de fabrication de pistons en métal léger coulissant dans des cylindres en matière plus dure avant fait l'objet d'une demando de brevet déposée en Angleterre le 2b.7.27
Les pistons de moteurs et particulièrement ceux des auto- mobiles, des avions, etc doivent tout en étant très durs et très solides être très légers ; c'est pourquoi on préfère se servir de métaux légers pour leur fabrication, ces derniers sont cependant relativement tendres et conséquemment s'usent rapi- dement .
La présente invention se réfère à un procédé de fabrication de pistons en métal léger ; dans ce procédé on répartit ad libi- tum sur toute la surface du piston des particules dures qui vien- nent se disposer dans une couche plus tendre. Les particules du-
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re q é trouvent dans le métal léger peuvent être réparties de .# on irrégulière.
Il est requis uniquement qu'elles se trouvent ,1'r/ sur toute la surface, mais il est indifférent qu'elles soient fi le
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plus ou moins grandes'et que les espaces intermédiaires consti- tués par le métal léger aient les marnes dimensions ou des di- mensions différentes. ce sont donc les particules dures de la surface,incorporées dans le métal léger,qui constituent la sur- face frottante proprement dite du piston ; il en résulte que la portée de celui-ci sur le cylindre diminue et partant le frot- tement. ues couches intermédiaires de métal léger comprises en- tre les particules plus dures se prêtent aussi , l'admission des lubrifiants , de sorte que le piston peut ainsi glisser facile- ment dans le cylindre.
On peut former les particules dures dispersées dans le métal léger,par exemple , en ajoutant à l'alliage et ce en quan- tités plus ou moins grandes des matières qui ne se dissolvent pas ou qui ne se dissolvent que partiellement dans le métal léger c.a.d. qui cristallisent ou se séparent par après de ce- lui-ci. On peut donc allier au métal léger des matières qui res- tent dispersées dans la masse fluide lors de la coulée ou qui ne se dissolvent qu'en partie dans celle-ci,par exemple, parce que la quantité qui est ajoutée excède la capacité de dis- solution de la masse, ce qui provoque alors une séparation.
Le meilleur moyen de noyer ces matières,moyen grâce auquel on obtient des produits de haute valeur pratique .consiste à disposer verticalement l'axe du piston lors de la coulée. la température de la fo.rme joue également un rôle important au point de vue de l'obtention de produits de coulée impeccables.
On a constaté que pour un alliage d'aluminium et de plus de 18% de silicium avec ou sans les matières additionnelles préci- tées, la température de la forme de coulée doit diminuer légè re- ment avec l'augmentation de la teneur en silicium. -our ne teneur en silicium de 21,5% la température de la coquille doit être d'environ 450 . Pour une teneur de silicium de 22 à 23% cette température doit être d'environ 400 . Pour une teneur en
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silisium de 33,5% elle Mit s'élever , 3auo approximativement.
La température à laquelle s'opère la coulée doit être d'autant. plus faible que le pourcentage de silicium est plus élevé.ce rapport n'est pas un rapport direct et ce n'est pas non plus un rapport permanent; en effet il dépend de l'influence exer- cée par divers facteurs accidentels. Si par exemple la. coquil- le est chaude elle rend le produit coulé poreux en certains en- droits tandis que si elle est trop froide la forme ne se rem- plit même pas.
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Uomme c'est l'emploi'du'métaux parfaitement purs qui don- ne les meilleures fontes ou produits de fusion et que toutes les impuretés sont nuisibles on peut si l'on veut obtenir des produits irréprochables verser le produit en fusion à travers un tamis porté à très haute température.
La température de coulée de la coquille ne dépend pas uniquement de la composition de l'alliage; elle dépend aussi de l'épaisseur des parois auxquelles on' a affaire dans la for- me de coulée : plus les pièces sont épaisses ,plus fort est le refroidissement et plus chaude doit être la coquille.
La matière' dont est formée la coquille peut être quelcon- que. Il va de soi cependant qu'elle doit avoir les qualités requises pour que la pièce coulée se détache nettement de la forme et pour que la forme de coulée ne subisse pas de change- ment d'aucune sorte sous l'action de la haute température déga- gée par le courant de matière en fusion.
En dehors des métaux , au nombre desquels le fer occupe une place privilégiée, on peut aussi faire appel à des produits
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non métalliques tels que porcela.ne,ka.ol3n,graphite, qa=rvz et autres matières analogues. Les formes de coulée peuvent ensuite être munies d'accessoires de renfort y incorporés tel que fi- bres métalliques, bâtonnets,pointes, fils métalliques et analo- gues. De toute façon il sera nécessaire de donner quelques lé-
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gers coups de marteau sules formes pour permettre que .les pièces se détachent plus facilement ; c'est pourquoi la forme doit avoir certaines qualités de solidité à côté de celle de la résistance aux températures élevées.
La fabrication de coquilles de l'espèce ou des noyaux pour remplissage des coquilles peut être réglé de façon quelconque.
Four les morceaux du noyau on peut également se servir de métal ou encore d'une autre matière artificielle dans laquelle on peut introduire des éléments métalliques sous forme de bâtonnets, vis bandes, etcde façon que le tout présente une grande solidité.
Tans le dessin on a représenté une forme de coulée suscep- tible d'être fabriquée en métal ainsi qu'en autre matière et qui offre l'avantage de permettre de préparer rapidement de bon- Des fontes dans la forme.
Dans le dessin: la fig.l est une coupe suivant la ligne A B de la fig.S; la fig. 2 est une coupe suivant la ligne 0 D de la fig.l; la fig. 3 est une coupe suivant la ligne E F de la fig.2; la fig. 4 est une coupe suivant la ligne G E de la fig. 3; la fig.5 est une coupe suivant la ligne I K de la fig.S.
La forme de coulée extérieure est divisée suivant la ligne E.F de la fig. 2 ainsi que la montre également la coupe 3. Les pièces de fonte s'enlèvent ainsi facilement et la forme peut aussi être reconstituée facilement. uomme la présence d'une tem- pérature relativement élevée est déterminante de la qualité du produit de fusion,on recommande de réchauffer tout d'abord la forme .La coulée même maintient la chaleur requise ou même dans certains .cas élève celle-ci au-dessus de la limite admissible.
Il est donc loisible à présent par une répartition convenable dans l'espace d'allonger les intervalles entre les coulées ou en- core de refroidir de temps à autre la forme par l'eau p.ex.
Quand la température décroit rapidement il faut naturellement disposer de tous les accessoires requis pour faire face aux exi- gepces qui peuvent se présenter.
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La forme de coulée a conforme au présent exemple de réali- sation est en métal , en fer par exemple; elle présente des évi- dements b sur lesquels reposent les morceaux de noyau extérieurs métalliques c.
Un morceau de noyau médian ou central d pousse les mor- ceaux de noyau extérieurs e sur la forme de coulée a tandis que deux autres morceaux de noyau f se trouvent à peu près au cen- tre de la forme de coulée. Les trous de coulée sont indiqués dans la fig.3 tandis que leurs diverses sections apparaissent dans les fig. 2,4 et 5. On voit dans la fig.3 que les lignes de délimitation latérales sont droites et les sections nous montrent que le trou de coulée est rond en haut et est allongé et à angles droits en bas.
Le noyau qui est parallèle à l'axe longitudinal est sec- tionné. les deux parties extérieures portent les profilés néces- saires et la partie intermédiaire est fendue à la façon d'un coin en vue de pousser les deux morceaux de noyau latéraux sur la paroi de la forme. Bien que la pression exercée par la par- tie médiane en forme de coin et les parties latérales soit assez grande et doive d'ailleurs être assez grande ,la fente suffit cependant à laisser passer l'air lors de la coulée ce qui permet de remplir parfaitement la forme . @
On peut réaliser les mêmes avantages d'un remplissage parfait de la forme en se servant d'un noyau non sectionné, mais en matière poreuse dont les pores très fins laissent Sortir 1' air pendant la coulée.
Dans le modèle d'exécution conforme au dessin ou voit dans la fig.l un oeil de largeur normale. Or dans diverses construc- tions,cet oeil doit être plus large et dans ce cas la pièce d'assemblage entre la partie supérieure d'un morceau de noyau extérieur et la partie inférieure est extrêmement mince, de sorte qu'elle peut être parfaitement laissée de côté et qu'ainsi la.
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surfaee plane extérieure* de l'oeil vient se terminer au cône central d. Si l'écartement de loeil devient encore plus faible, c'est à dire si cet oeil est plus épais,la partie centrale en forme de coin doit être construite plus étroite.
Si l'oeil arrive jusqu'à l'endroit où se trouve la fente entre le coin central et la surface extérieure,l'air peut s'é- chapper facilement de l'oeil. Sinon , il faut prévoir à partir de la partie conique de la forme creuse des canaux spéciaux h à travers lesquels l'air peut s'échapper dans la fente aménagée entre deux parties aboutissantes du noyau.
Dans les figures 1 et 2 , on a indiqué le noyau qui tra- verse la forme creuse,pour permettre le remplissage d'un trou.
Le noyau se place , travers les oeils de la forme de coulée et vient se placer opportunément dans une petite encoche des deux parties latérales du noyau central.
Le fond! est une partie indépendante à laquelle se raccor- dent les deux parties latérales de la forme creuse,après quoi , en se servant de dispositifs tendeurs appropriés,tels que ba- gues et analogues ,après suspension de la partie centrale du noyau on assemble l'une avec l'autre à titre fixe, les deux moitiés de la forme , après quoi le coin d est définitivement forcé.
L'aluminium et le silicium par exemple,se prête à la réa- lisation pratique du procédé. On a constaté que les meilleurs produits de fusion sont obtenus en utilisant des métaux parfai- tements purs Les alliages industriels convenables se composent par exemple d'une quantité de silicium qui dépasse 18% Une proportion de 20à 25% environ de silicium par exemple est parfaitement appropriée.On peut cependant aller encore plus loin; jusqu'à 35% et même plus. Dans le cas de l'aluminium ,on obtient les meilleurs résultats du procédé en utilisant du métal neuf et non pas du métal qui a été refondu.
Donne éléments adjuvants pour l'aluminium,on peut également
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utiliser le berylium dont les propriétés de dureté se prêtent particulièrement à l'incorporation dans une couche tendre. Sa dureté et ses autres propriétés sont aussi remarquables pour le but que l'on poursuit.
Les parties dures incorporées dans la masse tendre ne doi- vent pas nécessairement être formées pendant la coulée ; au con- traire on peut les introduire dans la forme et les fixer de cette manière pendant l'opération même de la coulée ; on peut encore travailler la masse qui sert de substratum et y Introdui- re les particules dures, ce qui permet naturellement alors d'arre -ver à une précision beaucoup plus grande des parties dures oncorporées,précision qui ne doit pas être sous-évaluée,étant donné en effet que par l'opération de la fonte globale même avec agitation énergique et en apportant une attention soutenue,on n'arrive pas obtenir des surfaces tout-à-fait égales.
On peut encore ajouter à, l'aluminium des métaux ou des mé- talloïdes à raison d'environ 5% de la masse totale de fusion, en vue d'améliorer d'autres propriétés du corps en fusion.
Ces adjuvants peuvent être , outre le cuivre, des matières additionnelles telles que l'argent ou d'autres métaux ou métal- loïdes .
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1. Procédé de fabrication de pistons en métal léger carac- térisé en ce que sur toute la surface frottante du piston, on incorpore dans le métal de base relativement tendre, des corps durs, de forme adlibitum et qui sont séparés par le métal de base ls uns des autres, à volonté de façon régulière ou irrégu- lière.
2.Procédé de fabrication de pistons en métal léger suivant
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"Method of manufacturing light metal pistons sliding in cylinders of harder material before the subject of a patent application filed in England on 2b.7.27
The pistons of engines and particularly those of automobiles, airplanes, etc. must, while being very hard and very strong, be very light; this is why it is preferred to use light metals for their manufacture, the latter, however, are relatively soft and consequently wear out quickly.
The present invention relates to a method of manufacturing light metal pistons; in this process, hard particles are distributed ad libitum over the entire surface of the piston, which are then placed in a softer layer. The particles of-
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re q é found in light metal can be distributed from. # on irregularly.
It is only required that they lie, 1'r / over the entire surface, but it is irrelevant whether they are fi le
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more or less large and that the intermediate spaces constituted by the light metal have the marls dimensions or of different dimensions. it is therefore the hard particles of the surface, incorporated in the light metal, which constitute the actual friction surface of the piston; it follows that the bearing of the latter on the cylinder decreases and hence the friction. Also the intermediate layers of light metal included between the harder particles are suitable for the admission of lubricants, so that the piston can thus slide easily in the cylinder.
The hard particles dispersed in the light metal can be formed, for example, by adding to the alloy and in greater or lesser quantities materials which do not dissolve or which only partially dissolve in the light metal, ie. which crystallize or separate afterwards from it. It is therefore possible to combine with the light metal materials which remain dispersed in the fluid mass during the casting or which only partially dissolve therein, for example, because the quantity which is added exceeds the capacity of dissolution of the mass, which then causes separation.
The best way to embed these materials, means by which one obtains products of high practical value. Consists in placing the axis of the piston vertically during the casting. the temperature of the form also plays an important role from the point of view of obtaining flawless casting products.
It has been found that for an alloy of aluminum and more than 18% silicon with or without the above additional materials, the temperature of the casting form should decrease slightly with increasing silicon content. . -our silicon content of 21.5% the temperature of the shell should be around 450. For a silicon content of 22 to 23%, this temperature must be around 400. For a content of
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silisium of 33.5% it Mit to rise, approximately 3auo.
The temperature at which the casting takes place must be the same. lower than the percentage of silicon is higher. this ratio is not a direct relationship and it is not a permanent relationship either; in fact it depends on the influence exerted by various accidental factors. If for example the. shell is hot it makes the cast product porous in certain places while if it is too cold the shape does not even fill.
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Since it is the use of perfectly pure metals which gives the best smelts or fusion products and since all impurities are harmful, it is possible, if one wishes to obtain irreproachable products, to pour the molten product through a sieve brought to very high temperature.
The casting temperature of the shell does not depend solely on the composition of the alloy; it also depends on the thickness of the walls involved in the casting form: the thicker the pieces, the stronger the cooling and the hotter the shell must be.
The material from which the shell is formed can be any. It goes without saying, however, that it must have the qualities required for the casting to stand out clearly from the form and so that the casting form does not undergo any change of any kind under the action of the high temperature. released by the flow of molten material.
Apart from metals, among which iron occupies a privileged place, we can also use products
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not of metal such as porcelain, ka.ol3n, graphite, qa = rvz and other similar materials. The casting forms can then be provided with reinforcing accessories incorporated therein such as metal fibers, sticks, spikes, metal wires and the like. In any case it will be necessary to give some le-
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heavy hammer blows are shaped to allow the parts to come off more easily; this is why the form must have certain qualities of solidity besides that of resistance to high temperatures.
The manufacture of shells of the kind or cores for filling the shells can be regulated in any way.
Oven the pieces of the core, it is also possible to use metal or yet another artificial material into which metal elements can be introduced in the form of sticks, screw bands, etc., so that the whole is very solid.
In the drawing there is shown a form of casting capable of being made of metal as well as of other material and which offers the advantage of making it possible to quickly prepare good cast irons in the form.
In the drawing: fig.l is a section along line A B of fig.S; fig. 2 is a section taken along line 0 D of fig.l; fig. 3 is a section taken along line E F of FIG. 2; fig. 4 is a section taken along the line G E of FIG. 3; fig.5 is a section along the line I K of fig.S.
The outer casting shape is divided along the line E.F of fig. 2 as also shown in section 3. The castings are easily removed and the shape can also be easily reconstructed. As the presence of a relatively high temperature is decisive for the quality of the melt, it is recommended to heat the form first. The casting itself maintains the required heat or even in some cases raises it to the above the allowable limit.
It is therefore now possible by a suitable distribution in space to lengthen the intervals between the castings or even to cool the form from time to time with water, for example.
When the temperature drops rapidly, it is of course necessary to have all the accessories required to face the demands that may arise.
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The casting form a according to the present exemplary embodiment is of metal, for example iron; it has recesses b on which the metal outer core pieces c rest.
A middle or central core piece d pushes the outer core pieces e onto the casting form a while two other core pieces f lie approximately in the center of the casting form. The tap holes are shown in fig. 3 while their various sections are shown in fig. 2,4 and 5. We see in fig.3 that the lateral delimitation lines are straight and the sections show us that the taphole is round at the top and is elongated and at right angles at the bottom.
The core which is parallel to the longitudinal axis is sectioned. the two outer parts carry the necessary profiles and the intermediate part is split like a wedge in order to push the two side core pieces on the wall of the form. Although the pressure exerted by the middle wedge-shaped part and the side parts is quite large and must also be quite large, the slit is however sufficient to allow air to pass during the casting which allows filling. perfectly shape. @
The same advantages of perfect mold filling can be achieved by using a core which is not severed, but of a porous material whose very fine pores allow air to escape during casting.
In the model of execution according to the drawing or sees in fig.l an eye of normal width. Now in various constructions this eye must be wider and in this case the connecting piece between the upper part of a piece of outer core and the lower part is extremely thin, so that it can be perfectly left aside and so there.
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outer plane surface * of the eye ends at the central cone d. If the eye gap becomes even smaller, i.e. if this eye is thicker, the central wedge-shaped part should be constructed narrower.
If the eye reaches where the slit is between the central corner and the outer surface, air can easily escape from the eye. Otherwise, it is necessary to provide from the conical part of the hollow form special channels h through which the air can escape into the slot made between two abutting parts of the core.
In figures 1 and 2, the core which passes through the hollow form has been indicated, to allow the filling of a hole.
The core is placed through the eyes of the casting mold and is conveniently placed in a small notch in the two lateral parts of the central core.
The bottom! is an independent part to which the two side parts of the hollow form are connected, after which, using suitable tensioning devices, such as rings and the like, after hanging the central part of the core, the assembly is assembled. one with the other fixed, the two halves of the form, after which the corner d is definitively forced.
Aluminum and silicon, for example, lend themselves to the practical realization of the process. It has been found that the best fusion products are obtained by using perfectly pure metals. Suitable industrial alloys consist, for example, of an amount of silicon which exceeds 18% A proportion of about 20 to 25% of silicon, for example, is perfectly fine. we can go even further; up to 35% and even more. In the case of aluminum, the best results of the process are obtained by using new metal and not metal that has been remelted.
Gives adjuvant elements for aluminum, we can also
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use berylium, the hardness properties of which are particularly suitable for incorporation into a soft layer. Its hardness and other properties are also remarkable for the purpose we are pursuing.
The hard parts incorporated into the soft mass need not necessarily be formed during casting; on the contrary, they can be introduced into the form and fixed in this way during the actual casting operation; it is still possible to work the mass which serves as the substratum and to introduce the hard particles therein, which naturally then makes it possible to achieve much greater precision of the hard parts incorporated, a precision which should not be underestimated, given in fact that by the operation of the global melting even with energetic agitation and by bringing a sustained attention, it is not possible to obtain completely equal surfaces.
Metals or metalloids can also be added to the aluminum in an amount of about 5% of the total melt mass, in order to improve other properties of the molten body.
These builders can be, in addition to copper, additional materials such as silver or other metals or metaloids.
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1. A method of manufacturing light metal pistons characterized in that over the entire friction surface of the piston, there are incorporated in the relatively soft base metal, hard bodies, adlibitum shaped and which are separated by the base metal from each other, at will, on a regular or irregular basis.
2.The following light metal pistons manufacturing process