EP1515812B1 - Moule et procede de moulage de pieces de fonderie, notamment de blocs-moteurs, en alliage leger - Google Patents

Moule et procede de moulage de pieces de fonderie, notamment de blocs-moteurs, en alliage leger Download PDF

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EP1515812B1
EP1515812B1 EP03760759A EP03760759A EP1515812B1 EP 1515812 B1 EP1515812 B1 EP 1515812B1 EP 03760759 A EP03760759 A EP 03760759A EP 03760759 A EP03760759 A EP 03760759A EP 1515812 B1 EP1515812 B1 EP 1515812B1
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EP
European Patent Office
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core
mold
segments
cooling unit
cavity
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP03760759A
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German (de)
English (en)
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EP1515812A1 (fr
Inventor
Philippe Meyer
Franck Plumail
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Montupet SA
Original Assignee
Montupet SA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/02—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/103—Multipart cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009—Cylinders, pistons

Definitions

  • the present invention generally relates to the casting of light alloy casting parts, mainly based on aluminum.
  • gravity metal casting has advantages for the production of castings such as aluminum alloy engine blocks for motor vehicle combustion engines or the like.
  • such a method is suitable for a small and medium series of applications because it is very modular and makes it possible to minimize the consumption of chemically bonded sand by using metal mold walls.
  • DE19941316A1 relates to a casting process in green block engine sand molds with a cooler in the near vicinity of the cavity to improve the mechanical characteristics in the regions of the crankshaft bearings.
  • the technique of gravity casting in metal mold has the advantage of a progressive investment cost, adapted and adjustable to the real needs of production.
  • the method of casting engine blocks by gravity in a metal mold does not make it possible to simultaneously and robustly obtain a high metallurgical quality in parts of the part such as the crankshaft bearings. which are the most sensitive from the point of view of fatigue resistance) and a adequate dimensional control of the inner forms with respect to each other.
  • the base of the mold makes it possible to place all the guiding devices of the metal pins which will form the drums directly in contact with the solidified alloy, or else the metal pins which will serve as a support for the CH shirts placed on these barrel pins and themselves overmolded by the liquid alloy.
  • this base of the mold can serve as a very practical support for the positioning of inner cores such as those intended to form water circulation.
  • crankshaft bearings are tempered by the fact that the crankshaft bearings being under the MA weights, they have a metallurgical quality (especially in terms of microporosity), mechanical characteristics and fatigue resistance significantly reduced compared to what could be achieved with a faster cooling of the alloy.
  • the engine block is cast with the mold positioned in the other direction (that is to say with the bearings crankshaft down) in order to promote microstructures and improved properties in these critical areas in terms of fatigue, other difficulties are encountered if conventional gravity casting is used.
  • FIG. 3a there is shown a central core package for participating in the casting of a V engine engine block combustion, the engine block having CH shirts and coolers RE built-in when firing the kernel.
  • this package comprises at the end intended to form the crankshaft a cooling system constituted by volumes of steel, cast iron, or any other suitable metal or alloy, forming coolers RE. These coolers are placed in the core boxes used to form the different core packets (usually one package per pair of cylinders)
  • FIG. 3a there is shown a cooler RE, as well as two shirts CH of rolls, the core N being pulled around the cooler and inside the shirts.
  • the cooler is here provided with a central hole T which makes it possible to pass through the set of aligned coolers a threaded rod or the like facilitating the clamping and stiffening of the core core package and its extraction after casting.
  • FIG. 3b illustrates an embodiment variant of the coring system, in which a recess E is provided in the core pack designed to receive, after formation of the cores, a cooler system (s) metal (s) provided at the sole of the mold (not shown in Figure 3).
  • a cooler system s
  • metal s
  • FIG. 4 there is shown partially a core pack made in accordance with Figure 3b, and the SE sole of the mold having a single cooler RE received in the aligned recesses of the core sections can also provide several coolers support each other.
  • the recesses P formed in the cooler RE constitute the spaces intended to form the crankshaft bearings.
  • the cooling surfaces are designed to maximize the generally semicircular vertical contact surface with the bearings, so as to accelerate as far as possible the cooling of the liquid alloy in the regions P which will forming the bearings, and thus obtain optimal mechanical characteristics at the level thereof.
  • the distance L illustrated in FIG. 4 is preferentially greater than 15 mm.
  • the mold further comprises a massaging system located opposite the above-described cooling system, the weights being typically formed by sand cores.
  • the liquid alloy feeds the mold by tilting through the weights, so as to naturally obtain a thermal gradient favorable to solidification, with the highest temperature at the weights and the lowest temperature in the opposite region.
  • Figure 5 illustrates in this regard the overall structure of the mold and the casting.
  • the mold comprises its sole SE, two yokes C movable in the directions indicated by the arrows Fc in FIG. 5, vertically movable drawers (not shown), a relay ladle LR connected to one of the clevises C, a bundle of cores central PNC, grinding cores M1, M2 and M3, if necessary additional nuclei SU.
  • the assembly can tilt around a horizontal axis A so as to perform a filling by tilting, calm, from the relay ladle LR.
  • FIGS. 5 also show benches B, CH shirts in which are formed the drums of cylinders FC of the bundle of cores, on which are glued or otherwise fixed the benches B, and cores E for circulation passages of water.
  • the crankshaft bearing areas are designated PV, while the reference AR designates the bearing surface between adjacent sections of the core, at the cooler RE. This support between the sections is also realized at the level of the benches B.
  • the central core as a whole consists of the assembly of the different sections of core, resting against each other at the level of the bearing surfaces AR, and by fixing, by screwing or other bonding, B benches on which the E cores for water passages have been previously fixed.
  • This core system also forms a "cage" structure closed by the B benches and the AR support zones.
  • a type V8 engine block with a displacement of 5.7 liters is cast with an aluminum alloy of composition: Fe (0.35%) Si (7.3%) Cu (3.3%) Zn (0) , 20%) Mg (0.30%) Mn (0.14%), the remainder being aluminum, at a temperature of 735 ° C, according to the conventional gravitational casting process.
  • the mold was previously positioned with the crankshaft bearings upward under the weights, as described with reference to FIG. 2 (prior art).
  • the core has machined cast iron liners on their inner and outer surfaces.
  • the entire mold is metallic, and the shirts are carried by retractable barrels through the sole.
  • the block after casting is cooled by forced air and mechanically deburred and then subjected to a heat treatment known per se for 5 hours at a temperature of 210 ° C. (treatment known to those skilled in the art under the designation "T5".
  • An engine block of the same geometry is made with the same alloy and at the same temperature, with the method according to the invention, with a cooling configuration of the alloy at the bearings as has been described with reference to Figure 3b.
  • the shirts are identical to those of the example according to the prior art.
  • Table II gives the mechanical properties obtained in this case on a representative population. ⁇ u> Table II ⁇ / u> Rm (MPa) Rpo2 (MPa) AT (%) HB Average 291 222 2.0 116 Standard deviation 4.5 5.0 0.06 2.0
  • the method according to the invention provides a standard deviation in terms of positioning of the liners with respect to the block reference equal to 0.22 mm (average standard deviation for all barrels), substantially less than 0.25 mm standard deviation obtained with the method of the prior art.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

  • La présente invention concerne d'une façon générale la coulée de pièces de fonderie en alliage léger, principalement à base d'aluminium.
  • On connaît diverses techniques de fonderie, pour l'essentiel par le haut du moule en mode gravité et par le bas du moule en mode basse pression. On connaît également divers types de moules, principalement les moules en sable et les moules métalliques.
  • L'utilisation de la coulée en moule métallique par gravité présente des intérêts pour la production de pièces de fonderie telles que des blocs-moteurs en alliage d'aluminium pour des moteurs à combustion de véhicules automobiles ou autres. En particulier, un tel procédé est adapté à une demande de petites et moyennes séries, car il est très modulaire et permet de minimiser la consommation de sable chimiquement lié grâce à l'utilisation de parois de moule en métal.
  • DE19941316A1 concerne un procédé de coulée dans les moules en sable à vert de bloc-moteurs avec un refroidisseur au proche voisinage de la cavité pour améliorer les caractéristiques mécaniques dans les régions des paliers de vilebrequin.
  • Comparée à la technique de coulée dans des moules en sable à vert, la technique de la coulée par gravité en moule métallique présente l'avantage d'un coût d'investissement progressif, adapté et ajustable aux besoins réels de la production.
  • Cependant le procédé de coulée de bloc-moteurs par gravité en moule métallique, tel qu'il est conventionnellement pratiqué, ne permet pas d'obtenir simultanément et de façon robuste une haute qualité métallurgique dans des régions de la pièce telles que les paliers de vilebrequin (régions qui sont les plus sensibles du point de vue de la résistance à la fatigue) et un contrôle dimensionnel adéquat des formes intérieures les unes par rapport aux autres.
  • En effet, si l'on cherche à favoriser l'un de ces objectifs, c'est nécessairement au détriment de l'autre.
  • Par exemple, et maintenant en référence à la figure 1 des dessins, si on réalise la coulée d'un bloc moteur en V par gravité, avec les paliers de vilebrequin PV en partie supérieure, on se trouve dans une situation particulièrement favorable pour la maîtrise dimensionnelle des fûts, notamment quand on veut surmouler des chemises insérées à la coulée.
  • En effet, la base du moule permet de placer tous les dispositifs de guidage des broches métalliques qui formeront les fûts directement au contact de l'alliage solidifié, ou encore des broches métalliques qui serviront de support aux chemises CH placées sur ces broches de fûts et elles-mêmes surmoulées par l'alliage liquide.
  • De la même façon cette base du moule peut servir de support très pratique pour le positionnement de noyaux intérieurs tels que ceux destinés à former les circulations d'eau.
  • Cependant, on observera que ces avantages de la coulée du bloc avec les paliers de vilebrequin vers le haut sont tempérés par le fait que les paliers de vilebrequin étant sous les masselottes MA, ils présentant une qualité métallurgique (notamment en termes de microporosité), des caractéristiques mécaniques et une tenue en fatigue significativement réduites par rapport à ce qui pourrait être obtenu avec un refroidissement plus rapide de l'alliage.
  • Si par contre on coule le bloc-moteur avec le moule positionné dans l'autre sens (c'est-à-dire avec les paliers de vilebrequin vers le bas) dans le but de favoriser l'obtention de microstructures et de propriétés améliorées dans ces zones critiques en termes de fatigue, on se heurte à d'autres difficultés si l'on a recours à la coulée par gravité conventionnelle.
  • En effet, et maintenant en référence à la figure 2 où l'on a représenté le moule schématiquement en coupe, il faudrait alors prévoir et positionner un système de broches métalliques permettant d'assurer le démoulage selon les deux directions D et D' illustrées sur la figure 2, ou encore un système de broches porte-chemises, dont l'intégration nécessaire avec un système de masselottage serait extrêmement difficile à réaliser.
  • C'est pourquoi une telle approche n'est pratiquement pas utilisée.
  • La présente invention a pour but de pallier ces limitations de l'état de la technique connue, et à proposer un procédé de coulée amélioré qui permette d'une part d'atteindre les objectifs d'optimisation des caractéristiques mécaniques, notamment en fatigue, dans des régions telles que des paliers de vilebrequin d'un bloc-moteur, et d'autre part d'atteindre également les objectifs de maîtrise dimensionnelle des fûts correspondants en particulier lorsque ces paliers comportent des chemises insérées à la coulée.
    Elle propose à cet effet, selon un premier aspect, un procédé de coulée d'une pièce en alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium, et tout particulièrement de coulée d'un bloc-moteur de moteur à combustion interne à cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    • former un noyau possédant au moins un fût destiné à former dans la pièce un cylindre et au moins une cavité destinée à former dans la pièce une zone d'appui et/ou de retenue pour un organe de travail tel qu'un vilebrequin, et au moins un refroidisseur au proche voisinage de la cavité,
    • positionner le noyau dans une cavité de moule métallique, et
    • alimenter le moule garni de son noyau en alliage liquide par gravité.
  • Certains aspects préférés, mais non limitatifs, du procédé selon l'invention sont les suivants :
    • le noyau est formé par assemblage rigide d'un ensemble de tronçons de noyau.
    • le positionnement du noyau est réalisé en positionnant les tronçons individuels dans le moule dans des positions de référence respectives par rapport au moule, puis en solidarisant les tronçons entre eux.
    • la solidarisation des tronçons entre eux est réalisée en fixant une ou plusieurs banquettes sur les tronçons.
    • la solidarisation des tronçons comprend une mise en appui des tronçons entre eux au niveau de surfaces d'appui.
    • les surfaces d'appui sont prévues au niveau de refroidisseurs appartenant aux tronçons respectifs.
    • le ou chaque refroidisseur est intégré au noyau au cours de la formation dudit noyau.
    • le ou chaque refroidisseur est rapporté dans le noyau après la formation dudit noyau.
    • la ou chaque cavité est définie au poins partiellement par un refroidisseur.
    • le ou chaque refroidisseur prévu dans le noyau est situé dans une région du noyau opposée à une région de masselottes du moule.
    • le refroidisseur ou au moins un refroidisseur est en appui sur une semelle du moule.
  • Selon un deuxième aspect, la présente invention propose un moule pour la coulée d'une pièce en alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium, et tout particulièrement la coulée d'un bloc-moteur de moteur à combustion interne à cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend :
    • une enveloppe métallique définissant une cavité de moule,
    • un noyau possédant au moins un fût destiné à former dans la pièce un cylindre et au moins une cavité destinée à former dans la pièce une zone d'appui et/ou de retenue pour un organe de travail tel qu'un vilebrequin, et au moins un refroidisseur au proche voisinage de la cavité,
    • des moyens de positionnement du noyau dans la cavité de moule, et
    • un masselottage dans une région supérieure du moule pour son alimentation en alliage liquide par gravité.
  • Certains aspects préférés, mais non limitatifs, du moule défini ci-dessus sont les suivants :
    • le noyau comprend un assemblage rigide d'un ensemble de tronçons de noyau.
    • les moyens de positionnement du noyau sont aptes à positionner les tronçons individuels dans le moule dans des positions de référence respectives par rapport au moule, et il est prévu des moyens de solidarisation des tronçons entre eux.
    • le noyau comprend une ou plusieurs banquettes fixées sur les tronçons et aptes à solidariser les tronçons entre eux.
    • les tronçons de noyau comprennent des surfaces d'appui mutuel des tronçons.
    • les surfaces d'appui sont prévues au niveau de refroidisseurs appartenant aux tronçons respectifs.
    • le ou chaque refroidisseur est intégré au noyau au cours de la formation dudit noyau.
    • le ou chaque refroidisseur est rapporté dans le noyau après la formation dudit noyau.
    • la ou chaque cavité est définie au poins partiellement par un refroidisseur.
    • le ou chaque refroidisseur prévu dans le noyau est situé dans une région du noyau opposée à une région de masselottes du moule.
    • le refroidisseur ou au moins un refroidisseur est en appui sur une semelle du moule.
    • l'enveloppe de moule est dépourvue de circuits de refroidissement.
  • D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels, outre les figures 1 et 2 déjà décrites :
    • les figures 3a et 3b sont des vues schématiques en perspective de deux possibilités de réalisation d'un paquet de noyaux utilisable dans un procédé selon l'invention,
    • la figure 4 est une vue schématique en perspective partielle d'une semelle et d'un refroidisseur appartenant à un moule selon l'invention
    • la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un moule selon l'invention,
    • la figure 6 illustre en coupe transversale une étape de positionnement d'un paquet de noyaux dans le moule, et
    • la figure 7 illustre en coupe transversale une étape de fixation d'une banquette sur le paquet de noyaux.
  • En référence tout d'abord à la figure 3a, on a représenté un paquet de noyaux central destiné à participer à la coulée d'un bloc-moteur en V de moteur à combustion, ce bloc-moteur comportant des chemises CH et des refroidisseurs RE intégrés lors du tir du noyau.
  • Plus précisément, ce paquet comporte à l'extrémité destinée à former le vilebrequin un système de refroidissement constitué par des volumes d'acier, de fonte, ou de tout autre métal ou alliage approprié, formant des refroidisseurs RE. Ces refroidisseurs sont placés dans les boîtes à noyaux utilisées pour former les différents paquets de noyaux (en général un paquet par paire de cylindres)
  • Sur la figure 3a, on a représenté un refroidisseur RE, ainsi que deux chemises CH de cylindres, le noyau N étant tiré autour du refroidisseur et à l'intérieur des chemises.
  • Le refroidisseur est ici muni d'un trou central T qui permet de passer dans l'ensemble de refroidisseurs alignés une tige filetée ou analogue facilitant le serrage et la rigidification du paquet de noyaux central ainsi que son extraction après la coulée.
  • La figure 3b illustre une variante de réalisation du système de noyautage, dans lequel on pratique dans le paquet de noyaux un évidement E destiné à recevoir, après la formation des noyaux, un système de refroidisseur(s) métallique(s) prévu au niveau de la semelle du moule (non représenté sur la figure 3).
  • En référence maintenant à la figure 4, on a représenté partiellement un paquet de noyaux réalisé conformément à la figure 3b, ainsi que la semelle SE du moule comportant un refroidisseur unique RE reçu dans les évidements alignés des tronçons de noyau On peut également prévoir plusieurs refroidisseurs an appui les uns contre les autres. Sur la figure 4, les évidements P formés dans le refroidisseur RE constituent les espaces destinés à former les paliers de vilebrequin.
  • On notera ici qu'avantageusement, les surfaces refroidissantes sont conçues pour maximiser la surface de contact verticale généralement semi-circulaire avec les paliers, ceci de manière à accélérer dans la mesure du possible le refroidissement de l'alliage liquide dans les régions P qui vont former les paliers, et ainsi obtenir des caractéristiques mécaniques optimales au niveau de ceux-ci.
  • Notamment, la distance L illustrée sur la figure 4 est préférentiellement supérieure à 15 mm.
  • Le moule comporte par ailleurs un système de masselottage situé à l'opposé du système de refroidissement sus-décrit, les masselottes étant formées typiquement par des noyaux de sable. L'alliage liquide alimente le moule par basculement au travers des masselottes, de façon à obtenir naturellement un gradient thermique favorable à la solidification, avec la température la plus élevée au niveau des masselottes et la température la plus basse dans la région opposée.
  • La figure 5 illustre à cet égard la structure d'ensemble du moule et de la pièce coulée.
  • Le moule comporte sa semelle SE, deux chapes C mobiles dans les directions indiquées par les flèches Fc sur la figure 5, des tiroirs mobiles verticalement (non représentés), une louche relais LR reliée à l'une des chapes C, un paquet de noyaux central PNC, des noyaux de masselottage M1, M2 et M3, le cas échéant des noyaux supplémentaires SU.
  • L'ensemble peut basculer autour d'un axe horizontal A de manière à effectuer un remplissage par basculement, calme, à partir de la louche relais LR.
  • On a également représenté sur la figure 5 des banquettes B, les chemises CH dans lesquelles sont formés les fûts de cylindres FC du paquet de noyaux, sur lesquels sont collées ou fixées autrement les banquettes B, et des noyaux E pour passages de circulation d'eau. Les zones de paliers de vilebrequin sont désignées par PV, tandis que la référence AR désigne la surface d'appui entre des tronçons adjacents du noyau, au niveau du refroidisseur RE. Cet appui entre les tronçons se réalise également au niveau des banquettes B.
  • Au bout du compte, le noyau central dans son ensemble est constitué de l'assemblage des différents tronçons de noyau, en appui les uns contre les autres au niveau des surfaces d'appui AR, et par la fixation, par collage vissage ou autre, des banquettes B sur lesquelles les noyaux E pour passages d'eau auront été préalablement fixés.
  • Grâce à un tel assemblage, on obtient un système de noyau central d'une très bonne rigidité, avec en conséquence de bonnes caractéristiques dimensionnelles des formes à l'intérieur du bloc-moteur.
  • Ce système de noyau forme également une structure en « cage » fermée par les banquettes B et les zones d'appui AR.
  • On va maintenant décrire en référence à la figure 6 la façon d'assurer un bon positionnement de la structure de noyau telle que décrite ci-dessus. On a ainsi représenté sur cette figure deux supports latéraux V et V' qui permettent tout d'abord d'aligner les chemises CH les unes par rapport à l'autre d'un tronçon de noyau à l'autre, alors que ces tronçons n'ont pas encore été solidarisés entre eux. Après avoir réalisé ce positionnement, on réalise l'immobilisation dans cette position de référence à l'aide de tout moyen adapté au niveau des surfaces d'appui AR des différents tronçons. Les supports latéraux V, V' sont ensuite escamotés vers le bas pour dégager les tronçons. L'assemblage est achevé comme illustré sur la figure 7, en positionnant les banquettes B et en les fixant sur les fûts FC, alors que la base du paquet de noyaux est collée ou fixée à un appui de référence APP au niveau de la semelle SE du moule.
    • Exemple a) selon l'art antérieur
  • Un bloc moteur du type V8 d'une cylindrée de 5,7 litres est coulé avec un alliage d'aluminium de composition : Fe(0,35%) Si(7,3%) Cu(3,3%) Zn(0,20%) Mg(0,30%) Mn(0,14%), le reste étant de l'aluminium, à une température de 735°C, selon le procédé de coulée par gravité classique en soi.
  • Le moule a été préalablement positionné avec les paliers de vilebrequin vers le haut, sous les masselottes, comme décrit en référence à la figure 2 (art antérieur).
  • Le noyau possède des chemises en fonte usinées sur leur surface intérieure et extérieure. L'ensemble du moule est métallique, et les chemises sont portées par des fûts escamotables au travers de la semelle.
  • Le bloc après coulée est refroidi par air pulsé et débourré mécaniquement, puis soumis à un traitement thermique connu en soi, pendant 5 heures à une température 210°C (traitement connu de l'homme du métier sous la désignation « T5 ».
  • On obtient au niveau des paliers de vilebrequin, pour une population représentative, les caractéristiques mécaniques indiquées dans le tableau I ci-dessous. Tableau I
    Rm (MPa) Rpo2 (MPa) A (%) HB
    Moyenne 243 226 0,40 101
    Ecart-type 5,5 5,6 0,05 2,0
    • b) selon l'invention
  • Un bloc-moteur de même géométrie est réalisé avec le même alliage et à la même température, avec le procédé selon l'invention, avec une configuration de refroidissement de l'alliage au niveau des paliers telle qu'elle a été décrite en référence à la figure 3b.
  • Les chemises sont identiques à celles de l'exemple selon l'art antérieur.
  • Après refroidissement à l'air pulsé, le même traitement thermique (5 h à 210°C) est réalisé.
  • Le tableau II ci-dessous donne les propriétés mécaniques obtenues dans ce cas sur une population représentative. Tableau II
    Rm (MPa) Rpo2 (MPa) A (%) HB
    Moyenne 291 222 2,0 116
    Ecart-type 4,5 5,0 0,06 2,0
  • La comparaison des tableaux I et II permet d'apprécier l'amélioration des propriétés mécaniques, mesurées dans les deux cas au niveau des paliers, et au même endroit dans ces paliers.
  • On observe en particulier un accroissement de la résistance mécanique Rm de l'ordre de 20 %, et une multiplication par cinq de l'allongement.
  • En outre, le procédé selon l'invention apporte un écart-type en termes de positionnement des chemises par rapport au référentiel du bloc égal à 0,22 mm (écart-type moyen pour l'ensemble des fûts), sensiblement inférieure à l'écart-type de 0,25 mm obtenu avec le procédé de l'art antérieur.
  • Bien entendu, l'homme du métier saura apporter à l'invention de nombreuses variantes et modifications.

Claims (23)

  1. Procédé de coulée d'une pièce en alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium, et tout particulièrement de coulée d'un bloc-moteur de moteur à combustion interne à cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    - former un noyau (N) possédant au moins un fût (FC) destiné à former dans la pièce un cylindre et au moins une cavité destinée à former dans la pièce une zone d'appui et/ou de retenue pour un organe de travail tel qu'un vilebrequin (PV), et au moins un refroidisseur (RE) au proche voisinage de la cavité,
    - positionner le noyau dans une cavité de moule métallique (C), et
    - alimenter le moule garni de son noyau en alliage liquide par gravité.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau est formé par assemblage rigide d'un ensemble de tronçons de noyau.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le positionnement du noyau est réalisé en positionnant les tronçons individuels dans le moule dans des positions de référence respectives par rapport au moule, puis en solidarisant les tronçons entre eux.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la solidarisation des tronçons entre eux est réalisée en fixant une ou plusieurs banquettes (B) sur les tronçons.
  5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la solidarisation des tronçons comprend une mise en appui des tronçons entre eux au niveau de surfaces d'appui.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les surfaces d'appui sont prévues au niveau de refroidisseurs appartenant aux tronçons respectifs.
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur est intégré au noyau au cours de la formation dudit noyau.
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur est rapporté dans le noyau après la formation dudit noyau.
  9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la ou chaque cavité est définie au poins partiellement par un refroidisseur.
  10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur prévu dans le noyau est situé dans une région du noyau opposée à une région de masselottes (M) du moule.
  11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le refroidisseur ou au moins un refroidisseur est en appui sur une semelle (SE) du moule.
  12. Moule pour la coulée d'une pièce en alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium, et tout particulièrement la coulée d'un bloc-moteur de moteur à combustion interne à cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend :
    - une enveloppe métallique (C) définissant une cavité de moule,
    - un noyau (N) possédant au moins un fût (FC) destiné à former dans la pièce un cylindre et au moins une cavité destinée à former dans la pièce une zone d'appui et/ou de retenue pour un organe de travail tel qu'un vilebrequin (PV), et au moins un refroidisseur (RE) au proche voisinage de la cavité,
    - des moyens de positionnement du noyau dans la cavité de moule, et
    - un masselottage (M) dans une région supérieure du moule pour son alimentation en alliage liquide par gravité.
  13. Moule selon la revendication 12, caractérisé en ce que le noyau comprend un assemblage rigide d'un ensemble de tronçons de noyau.
  14. Moule selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de positionnement du noyau sont aptes à positionner les tronçons individuels dans le moule dans des positions de référence respectives par rapport au moule, et en ce qu'il est prévu des moyens de solidarisation des tronçons entre eux.
  15. Moule selon la revendication 14, caractérisé en ce le noyau comprend une ou plusieurs banquettes (B) fixées sur les tronçons et aptes à solidariser les tronçons entre eux.
  16. Moule selon l'une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que les tronçons de noyau comprennent des surfaces d'appui mutuel des tronçons.
  17. Moule selon la revendication 16, caractérisé en ce que les surfaces d'appui sont prévues au niveau de refroidisseurs appartenant aux tronçons respectifs.
  18. Moule selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur est intégré au noyau au cours de la formation dudit noyau.
  19. Moule selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur est rapporté dans le noyau après la formation dudit noyau.
  20. Procédé selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que la ou chaque cavité est définie au poins partiellement par un refroidisseur.
  21. Procédé selon l'une des revendications 12 à 20, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur prévu dans le noyau est situé dans une région du noyau opposée à une région de masselottes (M) du moule.
  22. Procédé selon l'une des revendications 12 à 21, caractérisé en ce que le refroidisseur ou au moins un refroidisseur est en appui sur une semelle (SE) du moule.
  23. Procédé selon l'une des revendications 12 à 22, caractérisé en ce que l'enveloppe de moule est dépourvue de circuits de refroidissement.
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