Procédé de fabrication d'une pièce coulée présentant une couche de revêtement Uiunventian a pour objet un procédé de fabrica- tion d'une pièce coulée présentant une couche de revêtement sur au. moins une partie de sa surface. Ce procédé est
caractérisé en ce que Z'on applique le matériau; destiné à former la couche de :revêtement sur une surface d'au moins un élément d'un: moule de façon:
à former sur cet élément une couche ayant une surface irrégulière exposée à 1a cavité du moule,
en ce qu'on introduit du métal fondu dans ladite cavité à une pression telle qu'il s'imbrique mécani- quement dans:
les irrégularités, de ladlite .surface irré- gulière en formant mitre la pièce coulée qu'an, obtient par solidification, du métal fondu et ladite couche un joint plus solide que celui existant entre la cou che et l'élément du mule, et en ce que l'on,
sépare la couche dudit élément de façon à la transplanter sur la. pièce coulée.
On peut avantageusement utiliser le procédé ci- d;essus pour fabriquer des blocs de moteurs à com bustion interne, cesblocs, étant coudés en aluminium et présentant des alésages die cylindre à surface dure et résistante. à l'usure,
les parois du cylindre étant formées par un .revêtement en .acier, par exemple. On peut aussi transplanter une couche en acier ou autre matériau convenable sur une roue de freinage en alliage léger<B>;
</B> ladite couche résistant bien à l'usure par le sabot du: frein et l'alliage léger conduisant bien la chaleur produite par le freinage,
pour la dissiper. Une autre application possible est la production d'un ustensile die cuisine en aluminium revêtu d'une cou che en acier inoxydable. Il est bien entendu que bien d'autres applications utiles
peuvent être prises en considération, qu'il serait superflu d'énumérer ici.
Le dessin illustre, à titre d'exemple, une mise en aeuvre du procédé selon l'invention.
La hg. 1 est une coupe axiale d'un ensemble de matrice constituant un moule poux la fabrication d'une pièce pourvue d'une couche de revêtement ;
la îig. 2 est une vue en plan, fragmentaire à grande échelle de la surface métallisée d'un élément de l'ensemble de la fig. 1 avant l'injection du métal fondu dans ledit ensemble ;
la fig. 3 est une vue en perspective, partiellement en coupe, d'une pièce coulée obtenue dans le moule de la fig. 1 ;
la fig. 4 est une photographie agrandie de la sec- ton transversale d'une pièce typique obtenue par le présent procédé.
On se référera d'abord à la fig. 1 qui illustre un moule permettant de fabriquer un fourreau de cylindre en aluminium coulé sous pression et destiné à un moteur à combustion interne, lequel ensemble est composé d'un bloc mobile 10,
d'un bloc fixe 12, d'une pièce séparée formant noyau 14 et d'un man- ehon d'injection;
16. Le noyau 14 est pourvu d'une portion 18 qui s'ajuste dans une cavité 20 prévue pour la recevoir dans le bloc mobile 10 et par ce moyen situe exactement ledit noyau dans une posi tion exactement concentrique à la portion cylindri- <RTI
ID="0001.0248"> que d'impression 22 du bloc fixe 12. Les mayens prévus pour retenir le corps 18 du noyau 14 dans sa cavité 20 n'ont pas été représentés,
étant donné que l'un quelconque des divers mécanismes connus et couramment utilisés par l'homme du métier peut être utilisé à cette fin. Une cavité annulaire 24 est ainsi formée entre le noyau 14 et la
surface cylindri- que d'impmsion 22 du bloc fixe.
Pour obtenir le fourreau de cylindre moulé sous pression, la première opération à effectuer consiste à appliquer un revêtement 26 sur une portion cylin- drique 28 du noyau 14.
Contrairement auxtechniques courantes, du moulage sous pression, la mise en: pra- tique de l'invention, sous sa forme préférée,
n'exige pas que ladite portion 28 du noyau soit de forme conique. Ledit revêtement 26 peut commodément être appliqué sur ladite portion 28 à l'aide d'un pis- tolet de métallisation ordinaire utilisant un fil d'acier inoxydable contenant environ
12 % -14 % de Cr, environ; 1 % de Mn et un minimum de 0,15 % de C, le reste étant du fer. A l'intérieur du pistolet ce fil est entraîné de manière qu'il pénètre dans une flam- me oxyacétylénique qui en provoque la fusion;
l'al liage fondu étant éjecté hors du pistolet par un jet d'air comprimé et projeté sur ladite portion 28.
On a constaté qu'il est préférable que la surface de la portion 28 ait été rendue légèrement rugueuse (par exemple que le caractère lisse ou uni de cette surface soit de l'ordre de20à30.rms)
lesdésignationsderugo- sité de surface indiquées pardesnombressuivisdeslet- tres mis s> ont la .signification connue de la valeur quadratique moyenne, en unités de 25 millièmes de millimètre, de la courbure d'irrégularités présentes à la surface de la pièce),
par un léger sablage précé- dant l'application du revêtement 26, un tel sablage assurant l'adhérence convenable de la matière du revêtement à :la portion formant noyau. Il convient que l'épaisseur de la couche 26 soit comprise entre environ 0,38 mm et environ 0,63 mm.
La surface extérieure de la couche 26, exposée à la cavité 24, est piquée et creusée irrégulièrement, ainsi qu'il res sort de la fig. 2 qui représente une portion de la surface exposée d'unetelle couche produite par mé- tallisation,
de la façon, décrite, et agrandie environ 8 fois.
L'application de la matière de revêtement par la méthode classique de la projection à .l'aide du pis tolet métalliseur est particulièrement avantageuse pour la production de fourreaux de cylindres destinés aux moteurs à combustion interne. Quelques por- tions au moins de la <RTI
ID="0002.0119"> couche de revêtement appliquée sont composées d'oxyde dé fer qui assurent la pré- sence de parties dures et résistant à l'usure dans la surface exposée du fourreau.
Un alliage d'aluminium fondu d'un type choisi, sous une pression de 280 à 700 kg/cm2 est alors ,refoulé de manière qu'il pénètre dans la cavité an- nulaire 24 (fig. 1) et la remplisse complètement et qu'il pénètre aussi dans les piqûres,
alvéolés et creux dé la surface exposée de la couche 26. En. se soli- difiant, le métal fondu se contracte à l'intérieur et autour de cette couche,
à laquelle il se fixe mécani- quement et avec laquelle il forme un joint extrême ment solide. Quelques secondes après l'injection de l'aluminium,
on sépare les deux éléments de moule et l'on éjecte- en bloc l'ensemble de la pièce coulée 30 avec la couche de revêtement 26 et du noyau 14.
Il est préférable - quoique non essentiel - de laisser refroidir la pièce coulée pendant qu'elle est encore sur le noyau.
Dans la plupart des cas, le noyau est fait d'une matière dont le coefficient de dilatation thermique est inférieur à celui de la ma tière (par exemple l'acier) dont est faite la pièce coulée.
Si les deux parties sont refroidies ensemble, le noyau empêche la pièce coulée en aluminium de se contracter aussi complètement qu'elle le ferait si elle n'était pas supportée intérieurement. En fait,
le refroidissement soumet l'aluminium à des efforts d'extension qui dépassent sa limite d'élasticité et ce métal se fixe d'une manière permanente à un dia mètre déterminé par celui du noyau.
En préchauffant le noyau à une température connue et refroidissant les pièces ensemble à une température connue, on obtient dies pièces coulées de grande précision. La variation du diamètre est de l'ordre de 0,025 mm dans un fourreau ou douille de 10 cm de diamètre.
La façon la plus commode de séparer le noyau 14 de la pièce coulée revêtue est de soumettre le tout à une dilatation différentielle. On peut chauffer rapi dement (ensemble de la pièce coulée en aluminium et du revêtement joint fortement à cette pièce pen dant queRTI ID="0002.0249" WI="3" HE="4" LX="1348" LY="903"> rie noyau <RTI
ID="0002.0250"> reste froid, la dilatation de ren- semble permettant une séparation très facile des élé ments.
Un grand avantage de cette façon d'opérer est qu'elle permet au noyau d'être formé sans coni- cité,
de sorte que le cylindre obtenu n'exige .aucune opération d'usinage subséquente pour qu'on obtienne .un fourreau de cylindre ayant un diamètre constant d'une extrémité à l'autre.
Il s'est avéré passible par cc procédé d'obtenir une douille ou fourreau cylindrique pourvu d'un re vêtement superficiel intérieur obtenu par moulage sous pression et dont le caractère lisse est de l'ordre de 30 rms. La fig. 3 représente la pièce en fonte d'aluminium 30 terminée,
cette pièce étant pourvue sur sa surface intérieure de la couche d'alliage fer reux,
une portion de ladite pièce étant supposée en levée pour montrer des détails de la construction. La fig. 4 est une coupe transversale d'une telle pièce agrandie d'environ 14 fois.
La portion en gris clair est le corps de la pièce, le revêtement étant la bande plus foncée, l'imbriquement mutuel de la matière de la couche de revêtement et de la matière du corps de la douille étant représenté clairement.
La douille cylindrique 30 n'est évidemment qu'un exemple des articles qui peuvent être fabriqués par le présent procédé et il est par ailleurs clair que, dans la douille,
une couche est transplantée d'une portion. du noyau à la douille coulée. On se rend compte que, dans la douille cylindrique, le rôle prin- cipal de la couche transplantée est d'assurer la résis tance à l'usure et la retenue de l'huile,
mais que des couches conférant d'autres propriétés désirées peu- vent, par le même procédé être appliquées soit sur des pièces coulées similaires,
soit sur des pièces cou- lées possédant diverses autres formes et que diverses modifications peuvent être apportées aux détails par- ticuliers décrits plus haut.
Par exemple, des revête ments nettement plus épais ou plus minces que ceux compris, entre les limites de 0,38 à 0,64 mm peu- vent être préférés pour des applications particulières. De même, le revêtement peut être appliqué .sur un élément de moule pouvant être soit une partie fixe,
soit urne partie détachable du moule, et l'application peut être effectuée par divers moyens autres que la métallisation. Ledit élément peut être immergé dans un récipient contenant une suspension. d'une ma tière de revêtement dans un véhicule approprié ca pable de
provoquer une adhérence suffisante entre les particules dont ladite matière est appelée à être formée et le moule,
pour que ces particules ne soient pas emportées par du métal pénétrant dans le moule au cours <B>de</B> l'opération de moulage. Le véhicule des particules peut être d'une nature telle que, après qu'il s'est évaporé,
la surface exposée de la couche est devenue rugueuse et présente dies piqûres ou creux semblables à ceux de la surface d'une couche obtenue par projection.
Une matière de revêtement d'un type semblable peut être appliquée sur le moule à la brosse ou au pinceau ; et l'on pourrait aussi avoir recours à une opération d'usinage pour créer une surface rugueuse préférée sur une couche pri- mitivement unie et lisse.
Dans la mise en pratique du présent procédé, il est généralement préférable, pour des raisons d'éco- nomie, d'appliquer une couche sur un élément ou partie de moule qui, est séparable du reste de la ma chine.
En opérant de cette manière, il devient pos sible de revêtir de la couche unie série d'éléments de moule, à titre d'opération préliminaire, et d'uti liser ensuite ces éléments au fur et à mesure des besoins de manière que le cycle de la machine ne soit pas, ralenti. Toutefois,
si on le préfère pour une raison quelconque, on peut appliquer la couche sur un moule (ou un élément de moule) qui est monté dans une machine à couler.
La douille ou fourreau de cylindre 30 obtenu de la manière décrite est une pièce ayant une surface lisse et polie, mais le présent procédé se prête d'une manière également efficace à la fabrication d'autres pièces, pour lesquelles, une surface autre que lisse et régulière,
par exemple urne surface ayant un des sin est préférée. En pareil cas, il suffit de prévoir le dessin désiré sur la surface de l'élément de moule de façon que, lorsque la couche est appliquée sur ledit élément, cette couche suive le contour de cet élément et, lors de la transplantation,
communique ce même contour à la surface exposée de la pièce coudée.
Une couche ou revêtement métallisé, ou obtenu par projection d'u , métal à l'état divisé, présente, en raison même du mode d'application, de petites cavités.
Pour la plupart des, applications, il est pr6fé- rable que l'épaisseur et la densité de la couche soient suffisantes pour que les cavités ne .traversent pas en tièrement la couche afin d'empêcher que, pendant le moulage, du,
métal fondu se crée un passage à tra- vers les cavités jusqu'à la surface destinée à être exposée. La densité de la couche peut être modifiée de différentes manières, selon la :
technique adoptée pour appliquer cette couche sur le moule. Si la cou che est appliquée par pulvérisation, an pourra mo difier sa densité en, modifiant la distance qui sépare le pistolet de métallisation du moule, ainsi qu'.il est bien:
connu dans l'art de la métallisation, alors que, si elle est appliquée par immersion ou par peinture, on pourra modifier sa densité en modifiant la com position du mélange.
Les pièces coulées fabriquées par le présent pro- cédé peuvent facilement être revêtues de couches continues d'épass:
seur variable et de propriétés diver- ses. Par ,exemple, une douille ou fourreau de cyhn- dre destiné à un moteur à combustion. interne est soumis, à une usure inégale, à des fatigues thermi- ques inégales,
et à une exposition inégale aux subs tances corrosives se déposant d'une extrémité à l'au tre. La zone faisant partie de la chambre de combus- tion est celle qui est exposée à la température la plus élevée et qui est -soumise au maximum d'usure,
outre que c'est cette zone qui .doit faire preuve du maximum de résistance à l'action des dépôts corro- sifs résultant de la combustion. Immédiatement .au- dessous de cette zone, c'est-à-dire dans la partie balayée par le piston,
les températures rencontrées diminuent RTI ID="0003.0248" WI="25" HE="4" LX="1213" LY="1006"> progressivement et, au-dessous du niveau du point d'inversion supérieur des segments de pis ton, d'usure est beaucoup: plus faible.
A l'extrémité inférieure du cylindre, l'usure est limitée et sa plus forte concentration est au niveau du point d7inver- sion inférieur des segments de piston,
situé à leur point mort inférieur. La façon la plus avantageuse de former la couche de revêtement dans la pièce coulée serait donc de faire en sorte que ladite cou che possède son maximum de résistance à la chaleur et à la corrosion au sommet,
que sa résistance à l'usure soit maximum aux niveaux de l'inversion des segments de piston et qu'elle assure la .retenue de l'huile et .une résistance à l'usure un peu plus modé rée dans les,
parties intermédiaires. Une couche inin- terrompue composée de bandes annulaires faites de différentes matières et possédant différentes, épais- seurs peut être formée sur le noyau 14 .pour des buts indiqués. Les aciers inoxydables,
les céramiques et des matériaux similaires peuvent être utilisés pour les portions, de la douille ou fourreau qui sont expo sées aux conditions les plus sévères,
alors qu'on peut faire usage d'une couche de molybdène pour les portions soumises au maximum d'usure et de couches d'acier beaucoup moins coûteuses pour les. portions restantes de la douille.