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piston pour moteurs, procédé et dispositif pour ----------------------------------------------sa fabrication.
--------------- on sait que les pistons de moteur notamment pour automobiles, avions, etc. doivent avoir en dépit d'une gran- de ténacité, résistance à des températures élevées et solidité, un poids faible et pour cette raison, on préfère des métaux légers, ceux-ci sont cependant dans leur composition actuellement conne relativement tendres et s'usent rapidement.
La présente invention se rapporte à un piston pour moteurs exempt des défauts précités et qui est néanmoins très léger, ainsi qu'à son procédé de fabrication et le dispositif qui intervient à cet effet.
Ce piston est caractérisé essentiellement par le fait qu'il est établi en métal léger dans lequel sont inoorporées des particules plus dures, de telle sorte, qu'elles s'étendent au moins sur toute la surface de glissement.
De pareilles particules plus dures réparties dans le
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métal léger peuvent être produites, par, exemple, par le fait que lors de la fusion du métal. par exemple, de l'aluminium. on ajoute des quantités plus ou moins grandes de matières, comme, par exemple, du silicium, qui, ne dissolvent qu'en partie ou pas dutout dans le métal en fusion ou encore qui s'en séparent à nouveau à l'état cristallin ou s'en trouvent éliminées lors du refroidissement de la fonte, on peut donc allier au métal léger des matières qui, lors de la coulée, sont dissoutes dans le métal liquide, mais qui n'y restent dissoutes que partiellement. parce que la quantité ajoutée dépasse, par exemple, pour une température déter- minée le coefficient de solubilité et que des éliminations se produisent de ce fait.
Le procédé de fabrication des pistons selon l'inven- tion est caractérisé en ce que l'aluminium est fondu avec 20 - 35% de silioium et coulé dans un moule chauffé.
Le dispositif de fabrioation des pistons est, enfin, oaraotérisé en ce que les axes de piston sont debout dans le moule et que le noyau composé de plusieurs parties s'as- soit extérieurement par des oreilles sur le moule extérieur. pour la fabrication du piston, on emploie avantageusement de l'aluminium très pur franchement coulé et du silicium pur à gros grains. on pourrait allier encore à l'alliage d'aluminium et de silicium jusqu'à 5% de cuivre, métal qui pourrait être remplacé jusque même pourcentage par du bore, ciroone, ti- tane. nickel, magnésium, vanadium, molybdène, manganèse ou ohrome.
Ces différentes additions, au lieu d'être employées seules pourraient être alliées aussi en combinaison. on coule avantageusement dans une coquille (moule) chauffée à moins de 450 C un alliage à 22 - 35% de silicium.
Le dispositif pour la fabrication de piston est établi
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de préférence, en métal, par exemple en fer; on pourrait toutefois employer aussi une matière métalloïde comportant des armatures intérieures en métal.
Il y a avantage à ce que le trou de coulée dans la coquille se rétrécisse en section vers le bas, qu'il passe d'une section ronde en haut à une section plate rectangu- laire en bas et qu'il soit limité partout de haut en bas par des lignes droites,
Il y a aussi avantage à ce que l'embouchure du trou de coulée de la ooquille soit située à une hauteur à peu près double de celle du piston à couler.
De la forma creuse, de fines ouvertures peuvent condui- re aux fentes entre les parties de noyau,
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un moule pour la fabrication de pistons,
Fig. 1 est une coupe suivant A-B de la fig. 2.
Fig. 2 est UNS coupe suivant C-D de la fig. 1.
Fig. 3 est une coupe suivant E-F de la fig. 2.
Fig. 4 est une coupe suivant G-H de la fig. 3 et
Fig. 5 est une coupe suivant I-K de la fige 3.
Le moule a saon le dessin représenté est un métal, par exemple en fer, et il possède des saillies annulaires b sur lesquelles s'assoient les parties extérieures du noyau.
Un noyau central! appuie les deux parties extérieures .0 contre le moale a de mêne que deux autres parties de noyu f qui se trouvent au centre du moule, Les trous de coulée g sont visibles dans la fig. 3 et leurs seotions différen- tes dans les fige. 2, 4 et 5. On remarquera que le trou de coulée a une forme, ronde en haut pour passer à une forme rec- tangulaire allongée en bas et qu'il est limité partout de haut en bas par des lignes droites.
Le noyau, paral- lèle à l'axe longitudinal est divisé en plusieurs parties. les parties extérieures portent les profils façonnés comme requis alors que la pièce intermédiaire est fendue à l'ins-
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tar d'un coin afin de presser fortement les pièces latélales contre la paroi du moule. Bien que le coincement de la partie médiane en forme de coin et des parties latérales doit être assez important, la,fente suffit encore pour l'échappement de l'air pendant la coulée de sorte qu'un remplissage complet du moule est assuré.
Dans la forme d'exécution représentée on Toit eh fig. 1 un oeilletsaillant d'une largeur à peu près normale. pour différentes constructions l'oeillet doit devenir plus large et dans un pareil cas, les pièces de liaison entre la partie supérieure de la partie de noyau extérieure et la partie inférieure devient très mince, de sorte qu'on le supprime plutôt complètement et que la face de l'oeillet se termine au cône central, Si la distance entre les oeillets doit être réduite encore davantage, c'est à dire chaque oeillet être renforcé encore le coin médian doit devenir plus étroit, si alors l'oeillet s'avance jusqu'à l'endroi de la fente entre les parties médiane et extérieure, l'air peut s'échapper libre ment de l'oeillet.
Dans l'autre cas, il convient d'aménager des canaux spéciaux h (fig. 1) partant de la pièce angulaire de la forme creuse et à travers lesquels l'air peut s'échapper dans la fente entre deux parties de noyau adjacentes.
Le fond.1 est une partie indépendante, contre laquelle les parties latérales de la forme creuse sont adossées, après quoi on les réunit solidement en se servant d'outils de serrage appropriés : bagues, etc. Au préalable, les parties médianes du noyau ont été suspendues à l'intérieur et après la formation du moule le coin! est enfoncé pour les bloquer.
Comme on le voit dans le dessin, le trou de coulée est d'une hauteur à peu près double de celle du piston à couler. de sorte que la chambre du piston se trouve sous la pression d'une haute colonne et qu'elle est forcément
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remplie de fonte.
En ce qui concerne le procédé de fabrication du piston, il y a lieu de remarquer encore ce qui sui t : par les additions énumérées ai-dessus à l'alliage de silicium et d'aluminium soit seules ou en mélange, certaines propriétés du corps en fonte peuvent encore être amé- liorées. par l'addition de cuivre, l'usinage mécanique de l'alliage et sa ductilité sont améliorés et surtout la dureté est accrue, celle-ci est accrue aussi par l'addition du bore , oircone, titane ou nickel.. L'addition de magnésium augmente la tenacité de la fonte et réduit notablement son poids spécifique.
Le vanadium, molybdène, manganèse et ohrome augmentent la résistance à la chaleur de l'alliage ce qui est surtout important pour les pistons.
Tous ces métaux et métalloïdes peuvent être coulés facilement avec l'aluminium et le silicium surtout lorsqu'ils sont ajoutés à la température juste.
De même , la ohaleur du moule joue un grand rôle dans l'obtention de fontes impeccables. Si, par exemple, le mou- -la. est trop chad, il y aura des endroits poreux dans la fonte, s'il est trop froid, la forme ne sera pas ramplia, La température que le moule doit avoir de préférence, dé- pendde l'importance de la teneur en silicium, Plus qu'il y a de silicium dans l'alliage plus basse doit être la température du moule.
Il *'est avéré que pour une teneur de. silicium de 21 1/2 %, cette température sera avanta- geusement à peu près 450. 0, pour une teneur de 22 - 23 % environ 400 C et pour une teneur de 23 1 2 % environ 380
La température, du moule ne dépend pas seulement de la composition de l'allié, mais aussi de l'épaisseur de pa- roi de la coquille plus que celle-ci est grande, plus im- portante sera le refroidissement du métal de coulés pour
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une température égale de la coquillé et plus chaud doit être le moule. @
Le moule selon l'invention est un moule à usage permanent, c'est pourquoi la pièce coulée doit s'en détacher facilement; de plus il ne doit pas subir de refroidissement par la haute température du métal à couler.
A part les métaux, l'on pourrait emploper aussi pour la confection de la ooquille, des métalloïdes soit poroelaine, argile, graphite, qu@tz, etc. Les coquilles peuvent être renforoéps par des fibres métalliques, barres, pointes, fils, etc. Des fois, il est nécessaire de frapper légèrement les formes aveo le marteau pour ou'elles se détachent plus facilement du piston et, à cet effet, la forme doit avoir anssi une certaine résistance à côté de la propriété de résister aux hautes températures. pour les parties de noyau, l'on peut aussi employer des métaux ou métalloïdes, comme par exemple, ceux cités ci-dessus, du métal en barre ou bande pouvant y être incorpo- ré pour donner à l'ensemble une résistance suffisante.
Des expériences ont démontré que lors de la coulée, l'axe de piston occupe avantageusement une position debout.
L'avantage d'un piston selon la présente invention réside en son poids faible et usure réduite, Les pistons en métal léger connus jusqu'à présent sont tendres et il en résulte une usure très forte par frottement sur des surfaces plus dures. Si. par contre, des particules de métal dures et tendres sont présentes en mélange sur les surfaces de frottement, il n'y aura d'abord qu'usure des particules tondras avec création de canaux entre les particu- les dures pour le passée du lubrifiant. Le frottement se trouve ainsi réduit de façon très notable sur toute la hauteur de course du piston et en outre , les particules assurent un guidage exact du piston dans le cylindre,