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cédé de soudage de l'acier à la fonte et pièces soudées par ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé permettant d'obtenir l'adhérence intime d'une pièce d'acier à une masse de fonte coulée autour, à l'intérieur ou à côté de cette pièce, et particulièrement l'application de ce pro- cédé au "chemisage" des cylindres de moteurs, compresseurs etc. au moyen de chemises d'acier insérées dans la fonte des cylindres en vue d'éviter l'usure ou "ovalisation" rapide de ceux-ci.
Suivant ce procédé, on assure l'adhérence de l'a- cier à la fonte en soudant ces deux métaux au moyen d'un troisième métal que l'on applique préalablement sur la pièce d'acier et qui fond sous l'effet de la chaleur de la
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fonte en fusion lors de la coulée. Comme métal de soudure, on emploie un métal ou alliage à point de fusion sensiblement inférieur à celui de la fonte, par exemple du laiton qui a donné de très bons résultats. Ce métal de soudure peut recou- vrir d'avance toute la surface de l'acier à laquelle doit adhérer la fonte, ou bien il peut être appliqué sous forme de rubans, fils, réseaux,etc. En fondant, il s'étale entre les surfaces adjacentes de l'acier et de la fonte, en une mince pelLicule qui unit intimement les deux métaux en dépit du retrait de la fonte après la coulée.
Pour que l'étalement du métal de soudure soit aussi uniforme que possible, il est préférable d'effectuer la cou- lée de la fonte "par le bas", c'est-à-dire de façon que la fonte en fusion s'élève le long de la pièce d'acier, et de choisir un métal de soudure dont le poids spécifique soit moindre que celui de la fonte afin qu'au moment où il est atteint par celle-ci et fond, le métal de soudure surnage sur la fonte et s'élève avec elle en ne laissant sur l'acier que la mince pellicule requise. De préférence aussi, on ap- plique le métal de soudure sur la pièce d'acier de manière qu'il soit atteint par la fonte en fusion en même temps que l'acier, ce qui assure une bonne soudure du bord de la pièce d'acier à la fonte.
Ce procédé est susceptible de nombreuses applications.
Principalement., il permet de résoudre le problème du chemisa- ge "à chaud" des cylindres de moteurs à combustion interne qui, jusqu'à présent, ne donnait pas de résultats satisfaisants du fait qu'on ne parvena.it pas à obtenir entre la chemise d'a- cier et le cylindre de fonte, une adhérence suffisante pour résister aux efforts provenant des différences de dilatation
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des deux métaux lors de la coulée et au cours du fonctionne- ment du moteur.
On décrira ci-après, à titre d'exemple, les opéra- tions de chemisage d'un cylindre de moteur en se référant au dessin annexé, dans lequel :
Fig. 1 montre une chemise d'acier prête à être pla- cée dans le moule de coulée, et
Fig. 2 est une vue en coupe verticale d'un cylindre chemisé, après la coulée.
La chemise 1 consiste en un cylindre d'acier mince, de préférence légèrement évasé à la base en 2 pour faciliter l'introduction du piston lors du montage du moteur, et muni au sommet d'une étroite bride 3 dirigée à angle droit vers l'extérieur:
Sur cette chemise 1 on enroule en spirale un étroit et mince ruban de laiton 4, en ayant soin d'entourer complè- tement de ce ruban la base et le sommet de la chemise, tandis qu'on laisse un certain intervalle entre les spires successives à la partie intermédiaire de celle-ci. Le ruban 4 peut avoir 3mm de largeur et 1 mm d'épaisseur, par exemplen et la compo- sition du laiton peut comporter 65% de Cu et 35% de Zn. Bien entendu, on pourrait employer le laiton ou autre métal de soudure sous une forme différente d'un ruban ou d'un fil enrou- lé autour de la chemise.
Il serait possible, notamment, d'en- tourer celle-ci d'une mince grille ou d'un mince cylindre de métal;de soudure, ajouré ou non, ou encore d'un revêtement de ce métal appliqué par galvanoplastie ou par métallisation.
Ayant ainsi préparé la chemise 1, on l'enfile sur 'le noyau de sable autour duquel doit être coulée la fonte qui constituera le cylindre du moteur, on ferme le moule et on
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procède à la coulée de la manière habituelle, en introduisant la fonte dans le moule par le bas, de préférence. Au contact de la fonte en fusion, le ruban de laiton 4 fond et le laiton fondu monte avec la fonte autour de la chemise 1 qu'il enduit d'une mince pellicule 4a (Fig. 2). En se solidifiant celle-ci joue le rôle de soudure entre l'acier de la chemise et la fon- te du cylindre 5. Il ne reste plus alors qu'à démouler la piè- ce et à retirer le noyau de sable, comme d'habitude.
Suivant la qualité de l'acier employé pour la chemise 1 et l'usage auquel le cylindre est destiné, on peut soumettre la pièce à l'usinage, à la cémentation suivie de trempe, à la nitruration etc., en vue d'augmenter dans la mesure voulue la dureté de la chemise 1. Ces opérations auxiliaires seront évidemment conduites de manière à ne pas nuire d'une part à la qualité de la fonte et d'autre part à la stabilité de la soudure 4a. On obtient finalement un cylindre dont l'alésage est revêtu d'une chemise d'acier parfaitement adhérente à la fonte en tous les points de sa périphérie et par conséquent indéformable et incapable de prendre du jeu, même après un long service.
D'exécution simple et aisée, le procédé de soudage ' conforme à l'invention s'emploiera avec avantage en fonderie dans tous les cas où il est désirable d'assurer l'adhérence intime de l'acier à la fonte lors de la coulée. Bien entendu, l'invention s'étend également aux pièces soudées par ce pro- cédé.
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welding process of steel to cast iron and parts welded by this process
The present invention relates to a process for obtaining the intimate adhesion of a piece of steel to a mass of cast iron cast around, inside or next to this piece, and particularly the application of this pro - yielded to the "lining" of the cylinders of engines, compressors etc. by means of steel liners inserted in the cast iron of the cylinders in order to avoid wear or rapid "ovalization" of the latter.
According to this process, the adhesion of the steel to the cast iron is ensured by welding these two metals by means of a third metal which is applied beforehand to the piece of steel and which melts under the effect of the warmth of the
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molten iron during casting. As the welding metal, a metal or alloy with a melting point appreciably lower than that of cast iron is used, for example brass which has given very good results. This weld metal can cover in advance the entire surface of the steel to which the cast iron is to adhere, or it can be applied in the form of tapes, wires, networks, etc. As it melts, it spreads out between the adjacent surfaces of the steel and the cast iron, in a thin film that intimately unites the two metals despite the shrinkage of the cast after casting.
In order to make the spread of the weld metal as uniform as possible, it is preferable to pour the cast iron "from the bottom", that is to say so that the molten iron sinks. rise along the piece of steel, and to choose a weld metal whose specific weight is less than that of the cast iron so that when it is reached by it and melts, the weld metal floats on cast iron and rises with it leaving only the required thin film on the steel. Also preferably, the weld metal is applied to the piece of steel so that it is reached by the molten iron at the same time as the steel, which ensures a good weld of the edge of the piece. cast steel.
This process is capable of numerous applications.
Mainly, it makes it possible to solve the problem of the "hot" lining of the cylinders of internal combustion engines which, until now, has not given satisfactory results because it has not been possible to obtain between the steel liner and the cast iron cylinder, sufficient adhesion to withstand the forces arising from the differences in expansion
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of the two metals during casting and during engine operation.
The operations for lining an engine cylinder will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawing, in which:
Fig. 1 shows a steel liner ready to be placed in the casting mold, and
Fig. 2 is a vertical sectional view of a jacketed cylinder, after casting.
The liner 1 consists of a thin steel cylinder, preferably slightly flared at the base in 2 to facilitate the insertion of the piston when mounting the engine, and provided at the top with a narrow flange 3 directed at right angles to the 'outside:
A narrow and thin brass ribbon 4 is wound around this sleeve 1 in a spiral, taking care to completely surround the base and the top of the sleeve with this ribbon, while leaving a certain gap between the successive turns. to the middle part of it. The tape 4 can be 3mm wide and 1mm thick, for example and the composition of the brass can include 65% Cu and 35% Zn. Of course, the brass or other solder metal could be used in a form other than a ribbon or wire wrapped around the liner.
It would be possible, in particular, to surround the latter with a thin grid or a thin metal cylinder; of weld, perforated or not, or even with a coating of this metal applied by electroplating or by metallization. .
Having thus prepared the liner 1, it is threaded onto the sand core around which the cast iron which will constitute the engine cylinder must be poured, the mold is closed and the
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proceeds with the casting in the usual manner, preferably by introducing the cast iron into the mold from below. In contact with the molten cast iron, the brass ribbon 4 melts and the molten brass rises with the cast iron around the jacket 1 which it coats with a thin film 4a (Fig. 2). As it solidifies, it acts as a weld between the steel of the liner and the cast iron of cylinder 5. All that remains is to unmold the part and remove the sand core, as in d habit.
Depending on the quality of the steel used for the liner 1 and the use for which the cylinder is intended, the part can be subjected to machining, case-hardening followed by quenching, nitriding, etc., in order to increase to the desired extent, the hardness of the jacket 1. These auxiliary operations will obviously be carried out so as not to adversely affect the quality of the cast iron on the one hand and the stability of the weld 4a on the other hand. Finally, a cylinder is obtained, the bore of which is coated with a steel jacket which adheres perfectly to the cast iron at all points of its periphery and consequently cannot be deformed and incapable of taking play, even after long service.
Simple and easy to perform, the welding process according to the invention will be employed with advantage in foundry in all cases where it is desirable to ensure the intimate adhesion of the steel to the cast iron during casting. . Of course, the invention also extends to parts welded by this process.
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