EP2460905A1 - Procédé de préparation de la surface d'un fût de carter cylindres pour l'application d'un revêtement, procédé de revêtement par projection, et véhicule correspondant - Google Patents

Procédé de préparation de la surface d'un fût de carter cylindres pour l'application d'un revêtement, procédé de revêtement par projection, et véhicule correspondant Download PDF

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Publication number
EP2460905A1
EP2460905A1 EP11189228A EP11189228A EP2460905A1 EP 2460905 A1 EP2460905 A1 EP 2460905A1 EP 11189228 A EP11189228 A EP 11189228A EP 11189228 A EP11189228 A EP 11189228A EP 2460905 A1 EP2460905 A1 EP 2460905A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
barrel
angular position
stamping
mandrel
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11189228A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Michel Bordes
David Andres
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP2460905A1 publication Critical patent/EP2460905A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/073—Metallic material containing MCrAl or MCrAlY alloys, where M is nickel, cobalt or iron, with or without non-metal elements

Definitions

  • the present invention relates to a method of preparing the surface of a crankcase barrel for the application of a coating on the surface of the barrel.
  • the invention further relates to a method for coating thermal spray crankcase barrels and a vehicle having a cylinder crankcase with barrels prepared or coated by the above methods.
  • crankcase of a heat engine thermal coating processes of crankcase barrels are known.
  • the figure 1 illustrates a cylinder block 80 comprising four cylinders 88 delimited by the internal surface of drums 82.
  • Figures 2A, 2B, 2C and 2D illustrate the various steps of a known method leading to the creation of a thermal coating for a barrel 82 of crankcase 80.
  • the Figures 2A and 2B illustrate steps forming a method of preparing the barrels of crankcases before the application of thermal coating.
  • the Figure 2A corresponds to a precision bore of the cylinder 88 (of the English term " fineboring” ) with the aid of a milling cutter 70, in order to finalize the geometry of the drum 82, following the demolding of the cylinder block 80.
  • Figure 2B corresponds to the preparation of the surface of a drum 82 for the subsequent application of a thermal coating.
  • This step illustrated in Figure 2B consists in creating a surface roughness by essentially mechanical techniques. This step is a roughening of the barrel 82 (English word roughening ).
  • the Figures 2C and 2D illustrate steps forming a coating application method following the preceding preparation process. So the Figure 2C corresponds to the thermal projection, using a nozzle 96, a coating 90 on the surface of the barrel 82 previously prepared. The creation of a roughness on the surface of the barrels 82 makes it possible to improve the adhesion of the coating 90 subsequently applied by thermal spraying. To ensure a good surface, the sprayed coating 90 is then subjected to a lapping (honing of the term), illustrated by 2D figure , and performed for example using a lapping machine 98.
  • a lapping lapping of the term
  • the steps of positioning the expandable mandrel inside the barrel in an additional angular position and stamping of the barrel surface by radial expansion and contraction of the expandable mandrel according to the additional angular position are iterated in successive angular positions. around the shaft axis.
  • the passage from an angular position to a successive angular position around the axis of the shaft is effected by rotation of the mandrel expandable in a contracted configuration, preferably by 45 ° or 90 ° rotation.
  • the stamping impression comprises roughnesses chosen from the group consisting of pins, tips, pyramids, in particular those based on a triangle or a rectangle.
  • the invention also proposes a method for coating casings of cylinders by thermal spraying, at least one barrel of the cylinder block being prepared by the preceding preparation method.
  • the coating method comprises the thermal spray application of an iron-based coating, preferably the method comprises the prior application by thermal spraying of a NiAl or NiCr base adhesion sub-layer.
  • the coating process also comprises a lapping after the thermal spray application of a coating.
  • the invention further provides a vehicle comprising an engine, the engine of the vehicle comprising a crankcase whose barrels are prepared by the preceding method of preparation or on whose surfaces a coating is applied with the preceding coating method.
  • the method includes positioning an expandable mandrel within the barrel 82 at an angular position about the axis of the barrel 82.
  • the method then comprises radial expansion and radial contraction of the expandable mandrel. Radial expansion and contraction are performed according to the angular position in which the mandrel was positioned in the previous step.
  • the mandrel used in the proposed method comprises a stamping die on its outer circumference.
  • the impression provides a " cold forging" function by radial compression due to the substantially radial movement of the outer periphery of the mandrel against the surface of the barrel 82.
  • This cold stamping of the barrel 82 corresponds to the conformation of a surface roughness inside the cylindrical casing drums by applying the stamping impression.
  • the stamping impression then corresponds to a negative surface with respect to the desired roughness on the inside of the barrel 82.
  • the stamping impression may comprise various pre-defined roughnesses: spikes, spikes, triangular-based pyramids , pyramids with a rectangle base, corresponding in negative to the desired roughness on the surface of the barrel 82.
  • stamping of a portion of the surface of the barrel 82 is achieved by radial expansion and contraction of the expandable mandrel according to the angular position.
  • the previously described method may further include positioning the expandable mandrel within the barrel 82 at an additional angular position about the axis of the barrel 82.
  • This additional position corresponds to a position of the mandrel around the axis of the barrel 82 in which the stamping impression on the outer periphery is at least partially radially facing a portion of the surface of the barrel 82 which has not yet been stamped.
  • the stamping impression on the outer periphery is at least partially radially facing a portion of the surface of the barrel which does not belong to the part of the surface stamped by the mandrel positioned in the previous angular position.
  • This additional positioning step is then followed by an additional step of stamping by radial expansion and contraction of the expandable mandrel according to the additional angular position about the axis of the barrel 82.
  • an additional step of stamping by radial expansion and contraction of the expandable mandrel according to the additional angular position about the axis of the barrel 82.
  • the stamping of the surface of the barrel 82 is effected by radial expansion and compression of the mandrel followed by rotations around the axis of the barrel 82 of the mandrel in retracted configuration.
  • the realization of expansion and contraction at different angular positions in which the mandrel has been positioned ensures that the roughness is formed over the entire surface of the barrel 82, without rotational machining of the barrel surface.
  • the proposed method has rotational phases of the mandrel only when the mandrel is in the retracted position.
  • the proposed method avoids the preparation of the surface of the drum 82 by rotating the mandrel in expanded configuration.
  • the rotation of the mandrel in expanded configuration to achieve the preparation of the barrel surface has, in fact, many disadvantages including a higher cycle time and / or higher implementation cost, because of the friction generated by such stamping .
  • the cycle times for the preparation of the barrel surface 82 can be decreased.
  • the rotation of the mandrel in the retracted position does not cause friction of the stamping impression against the surface of the barrel thus avoiding the disadvantages of previously known methods.
  • the invention makes it possible to obtain a process for preparing the surface of a cylinder crankcase for the application of a coating which has less significant cycle times.
  • the proposed method of preparation has the advantage of reducing the cycle time from 20 seconds per drum 82 to less than 10 seconds per barrel 82.
  • the method of preparing the surface of barrel 82 of crankcase 80 can advantageously be applied at the same time to the four drums 82 of a same cylinder block 80.
  • the figure 3 illustrates an expandable mandrel 20, such as the mandrel used in the previously described method.
  • the expandable mandrel 20 comprises two panels 22 having the stampings 28.
  • figure 4 illustrates the radial expansion of the panels according to the arrow 24, in a given angular position. Once the mandrel has been expanded into an angular position, the stamping impressions 28 on the perimeter of the mandrel 20 do not emboss the entire surface of the barrel 82. As the mandrel 20 expands into an angular position, a portion of the surface of the barrel 82 is in fact face radially to the intermediate space separating the panels 22.
  • the figure 5 illustrates an expandable mandrel 20 with eight faces 22 having the stamping impressions 28.
  • the figure 6 illustrates an expandable mandrel 20 expanding radially along the arrow 24 with four flaps 22 having the stamping cavities 28.
  • the use of such expandable mandrels 20 with different numbers of flanges is possible in the preparation method previously described.
  • the passage from an angular position to a successive angular position about the axis of the barrel can be effected by rotating the expandable mandrel by a different angle.
  • the rotation between two angular positions for the mandrel 20 with two faces 22 may be a rotation of 90 °.
  • the rotation between two angular positions for the mandrel 20 with four faces 22 may be a rotation of 45 °.
  • Expanding mandrels 20 with a stamping pattern 28 may advantageously be obtained from expandable mandrels known per se.
  • an expandable mandrel known per se generally consists of taking cylindrical pieces for example a roll of toilet paper or huge rolls of paper to be printed.
  • FIG. 7A shows a connecting rod 60 having a circular opening 64 at its head 62.
  • Figure 7B shows the connecting rod 60 receiving an expandable mandrel 50 with two sides and expanded configuration due to the insertion of the prism 52.
  • Figure 7C shows the same rod 60 viewed from the side, to display the expansion of the mandrel 50 by the prism 52. Expansion of the mandrel can separate the cap 56 from the rest of the rod 60 and in particular to separate the hat 56 of the head 62.
  • FIG 8A shows in perspective the rod 60 obtained after separation by the expander mandrel 50.
  • the Figure 8B shows an enlargement of the separation zone between the connecting rod head 60 and the cap 56, thus illustrating the realization of the separation by the previous fracturing method.
  • the connecting rod 60 before the separation of its head 62 and the cap 56, preferably has a breaking primer obtained by laser.
  • the invention further relates to the general method of preparing drums for applying a coating to the surface of drum 82.
  • Such a method comprises one or more steps of positioning the expandable mandrel within drum 82 and radial expansion and contraction stamping of the expandable mandrel as previously described.
  • the method may comprise a precision bore as previously presented with reference to FIG. Figure 2A .
  • the invention also relates to a process resulting in the creation of a thermal coating for a barrel 82 of crankcase 80 as previously described with reference to the Figures 2A and 2D .
  • the proposed stamping makes it possible to obtain sufficient roughness for good mechanical adhesion of a subsequently applied coating.
  • This process then comprises the method for preparing at least one barrel of the cylinder block 80 as previously described. and advantageously a coating application step to the at least one drum 82 prepared.
  • the increase in the rate allowed by the preparation of the barrel surface 82 with the expandable mandrel 20 makes it possible to produce a process for coating barrels 82 of less expensive roller casings 80.
  • the coating can be applied by thermal spraying an iron-based coating.
  • an iron-based coating on the surface of the barrel 82 makes it possible to dispense with casings made of casts conventionally inserted in the caster in the case of an aluminum cylinder block 80.
  • the coating provides an improvement in the tribological properties.
  • the adhesion sub-layer can be chosen according to the material constituting the crankcase. Thus one can choose a NiAl base coating for cast iron housings, and a NiCr base coating for aluminum housings.
  • the coating process may include lapping after the thermal spray application of the coating as previously described with reference to the 2D figure .
  • the invention also relates to a vehicle comprising a motor itself comprising a cylinder block 80.
  • the barrels 82 of the cylinder block 88 are advantageously prepared by the preparation method described above.
  • a coating could advantageously be applied to the surfaces of the barrels 82 of the cylinder block 80 in accordance with the preceding coating method.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de préparation de la surface d'un fût de carter cylindres pour l'application d'un revêtement sur la surface du fût, le procédé comprenant : —� le positionnement d'un mandrin expansible (20) à l'intérieur du fût selon une position angulaire autour de l'axe du fût ; le mandrin expansible (20) comprenant une empreinte de matriçage (28) sur son pourtour extérieur et le procédé comprenant en outre : —� le matriçage d'une partie de la surface du fût par expansion et contraction radiales du mandrin expansible (20) selon la position angulaire. L'invention se rapporte en outre à un procédé de revêtement de fûts de carter cylindres et un véhicule comportant un tel carter cylindres. L'invention permet d'obtenir un procédé de préparation de la surface d'un fût de carter cylindres pour l'application d'un revêtement qui présente des temps de cycle moins importants.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de préparation de la surface d'un fût de carter cylindres pour l'application d'un revêtement sur la surface du fût. L'invention concerne en outre un procédé de revêtement de fûts de carter cylindres par projection thermique et un véhicule comportant un carter cylindres avec des fûts préparés ou revêtus à l'aide des procédés précédents.
  • Dans le domaine des motorisations thermiques, comprenant notamment les motorisations thermiques de véhicule automobile, un bon état de surface des pièces composant le moteur thermique est souhaité. Concernant le carter cylindres, d'un moteur thermique, des procédés de revêtement thermique des fûts de carter cylindres sont connus. La figure 1 illustre un carter cylindres 80 comprenant quatre cylindres 88 délimités par la surface interne de fûts 82. Les figures 2A, 2B, 2C et 2D illustrent les différentes étapes d'un procédé connu aboutissant à la création d'un revêtement thermique pour un fût 82 de carter cylindres 80.
  • Les figures 2A et 2B illustrent des étapes formant un procédé de préparation des fûts de carters cylindres avant l'application de revêtement thermique. Ainsi la figure 2A correspond à un alésage de précision du cylindre 88 (du terme anglais fineboring) à l'aide d'une fraise 70, afin de finaliser la géométrie du fût 82, à la suite du démoulage du carter cylindre 80. La figure 2B correspond à la préparation de la surface d'un fût 82 pour l'application ultérieure d'un revêtement thermique.
  • Cette étape illustrée à la figure 2B, consiste à créer une rugosité de surface par des techniques essentiellement mécaniques. Cette étape est une rugosification du fût 82 (du terme anglais roughening).
  • Les figures 2C et 2D illustrent des étapes formant un procédé d'application d'un revêtement à la suite du procédé de préparation précédent. Ainsi la figure 2C correspond à la projection thermique, à l'aide d'une buse 96, d'un revêtement 90 sur la surface du fût 82 précédemment préparé. La création d'une rugosité sur la surface des fûts 82 permet d'améliorer l'adhérence du revêtement 90 appliqué ultérieurement par projection thermique. Pour assurer un bon état de surface, le revêtement projeté 90 est ensuite soumis à un rodage (du terme anglais honing), illustré par la figure 2D, et effectué par exemple à l'aide d'une machine à roder 98.
  • Différentes technologies de préparation de surfaces de fûts 82 appliquées sur carters aluminium ou fonte existent :
    • ● le sablage (également connu sous le terme anglais grit blasting). Selon la figure 2B, cette technologie consiste en la projection de particules abrasives 74, par une buse 72 sur le pourtour de la surface du fût 82. Cette technologie de préparation présente un risque de présence de particules abrasives 74 retenues à la surface des pièces traitées, ici à la surface du fût 82. Or tout enlèvement de particule abrasive 74 dans l'usinage final des alésages cylindres 88 peut potentiellement détruire les surfaces portantes, provoquant alors des passages d'huile et potentiellement entraîner des dommages irréversibles sur le moteur après assemblage.
    • ● le jet d'eau haute pression (du terme anglais high pressure water jet blasting). Cette technologie permet d'obtenir une bonne adhérence des dépôts, cependant une telle technologie reste coûteuse et peut générer des rugosités de surface inacceptables. De plus cette technologie peut entraîner des temps de cycle très longs.
    • ● l'usinage mécanique des surfaces (plus connu sous l'expression anglaise Mechanical Roughening Process abrégé en MRP). Cette technologie présente de nombreuses variantes. L'inconvénient de ce type de solutions est d'avoir un temps de cycle important qui peut être de l'ordre de 20 secondes par fût 82. Par exemple le document GB 2 312 000 propose un usinage par rotation d'une fraise dans le fût 82 pour la réalisation de rugosités par chevauchement de stries sur la surface du fût 82. Selon un tel document la fraise effectue un grand nombre de rotations complètes autour de son axe pour assurer la préparation de la surface par usinage mécanique, entraînant un important temps de cycle.
  • Il existe donc un besoin pour un procédé de préparation de la surface d'un fût de carter cylindres pour l'application d'un revêtement qui présente un temps de cycle moins important.
  • Pour cela l'invention propose un procédé de préparation de la surface d'un fût de carter cylindres pour l'application d'un revêtement sur la surface du fût, le procédé comprenant :
    • ● le positionnement d'un mandrin expansible à l'intérieur du fût selon une position angulaire autour de l'axe du fût ;
    le mandrin expansible comprenant une empreinte de matriçage sur son pourtour extérieur et le procédé comprenant en outre :
    • ● le matriçage d'une partie de la surface du fût par expansion et contraction radiales du mandrin expansible selon la position angulaire autour de l'axe du fût.
  • Selon une variante, à la suite du matriçage d'une partie de la surface du fût, le procédé comprend en outre :
    • ● le positionnement du mandrin expansible à l'intérieur du fût selon une position angulaire supplémentaire autour de l'axe du fût, position dans laquelle l'empreinte de matriçage sur le pourtour extérieur fait au moins partiellement face radialement à une portion de la surface du fût qui n'appartient pas à la partie de la surface matricée par le mandrin positionné dans la position angulaire précédente ;
    • ● le matriçage de la portion de la surface du fût par expansion et contraction radiales du mandrin expansible selon la position angulaire supplémentaire autour de l'axe du fût.
  • Selon une variante, les étapes de positionnement du mandrin expansible à l'intérieur du fût selon une position angulaire supplémentaire et de matriçage de la surface du fût par expansion et contraction radiales du mandrin expansible selon la position angulaire supplémentaire sont itérées dans des positions angulaires successives autour de l'axe du fût.
  • Selon une variante, le passage d'une position angulaire à une position angulaire successive autour de l'axe du fût s'effectue par rotation du mandrin expansible dans une configuration contractée, de préférence par rotation de 45° ou de 90°.
  • Selon une variante, l'empreinte de matriçage comprend des rugosités choisies dans le groupe consistant en picots, pointes, pyramides notamment à base triangle ou rectangle.
  • Selon une variante, préalablement au positionnement du mandrin expansible à l'intérieur du fût, le procédé comprend :
    • ● un alésage de précision du fût.
  • L'invention propose aussi un procédé de revêtement de fûts de carter cylindres par projection thermique, au moins un fût du carter cylindres étant préparé par le procédé de préparation précédent.
  • Selon une variante, le procédé de revêtement comprend l'application par projection thermique d'un revêtement à base de fer, de préférence le procédé comprend l'application préalable par projection thermique d'une sous couche d'adhérence de base NiAl ou NiCr.
  • Selon une variante, le procédé de revêtement comprend en outre un rodage après l'application par projection thermique d'un revêtement.
  • L'invention propose en outre un véhicule comprenant un moteur, le moteur du véhicule comprenant un carter cylindres dont les fûts sont préparés par le procédé de préparation précédent ou sur les surfaces desquels sont appliqués un revêtement avec le procédé de revêtement précédent.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent :
    • ● figure 1, un schéma d'un carter cylindres d'un moteur thermique ;
    • ● figures 2A, 2B, 2C et 2D, les représentations schématiques des différentes étapes d'un procédé connu aboutissant à la création d'un revêtement thermique pour un fût du carter cylindre de la figure 1 ;
    • ● figure 3, un schéma d'un mandrin expansible à deux pans comprenant une empreinte de matriçage pour la réalisation du procédé de préparation selon un mode de réalisation ;
    • ● figure 4, une représentation schématique de l'expansion des deux pans du mandrin de la figure 3 ;
    • ● figures 5 et 6, les schémas de deux mandrins expansibles avec respectivement 8 pans et 4 pans, comprenant une empreinte de matriçage pour la réalisation du procédé de préparation selon un mode de réalisation ;
    • ● figures 7A, 7B, 7C et 7D, les représentations schématiques des différentes étapes d'un procédé connu de fracturation des têtes de bielles à l'aide d'un mandrin expansible ;
    • ● figures 8A et 8B, une perspective et l'agrandissement de la tête de bielle et de son chapeau de bielle séparé par le procédé de fracturation des figures 7A à 7D.
  • Il est proposé un procédé de préparation de la surface d'un fût de carter cylindres. Dans la suite de la description, il est fait référence aux figures 1 et 2A à 2D pour concrétiser la référence à un fût 82 de carter cylindres 80. La préparation de la surface du fût 82 permet l'amélioration de l'adhérence d'un revêtement 90 appliqué ultérieurement sur la surface du fût 82, par exemple par projection thermique.
  • Le procédé comprend le positionnement d'un mandrin expansible à l'intérieur du fût 82 selon une position angulaire autour de l'axe du fût 82. Le procédé comprend ensuite l'expansion radiale et la contraction radiale du mandrin expansible. L'expansion et la contraction radiales sont effectuées selon la position angulaire dans laquelle le mandrin a été positionné à l'étape précédente.
  • Lors de l'expansion du mandrin, le pourtour extérieur du mandrin est plaqué contre la surface du fût 82, selon un mouvement sensiblement radial relativement à l'axe du fût 82. Or le mandrin utilisé dans le procédé proposé comprend une empreinte de matriçage sur son pourtour extérieur. L'empreinte assure une fonction de "matriçage à froid" (de l'anglais cold forging) par compression radiale du fait du mouvement sensiblement radial du pourtour extérieur du mandrin contre la surface du fût 82. Ce matriçage à froid du fût 82 correspond à la conformation d'une rugosité de surface à l'intérieur des fûts de carters cylindres par application de l'empreinte de matriçage. L'empreinte de matriçage correspond alors à une surface négative par rapport à la rugosité voulue sur l'intérieur du fût 82. Par exemple, l'empreinte de matriçage peut comprendre des rugosités pré-définies diverses : picots, pointes, pyramides à base triangle, pyramides à base rectangle, correspondant en négatif à la rugosité recherchée sur la surface du fût 82. Ainsi le matriçage d'une partie de la surface du fût 82 est réalisé par expansion et contraction radiales du mandrin expansible selon la position angulaire.
  • A la suite du matriçage d'une partie de la surface du fût 82, le procédé précédemment décrit peut comprendre en outre le positionnement du mandrin expansible à l'intérieur du fût 82 selon une position angulaire supplémentaire autour de l'axe du fût 82. Cette position supplémentaire correspond alors à une position du mandrin autour de l'axe du fût 82 dans laquelle l'empreinte de matriçage sur le pourtour extérieur fait au moins partiellement face radialement à une portion de la surface du fût 82 qui n'a pas encore été matricée. En d'autres termes, l'empreinte de matriçage sur le pourtour extérieur fait au moins partiellement face radialement à une portion de la surface du fût qui n'appartient pas à la partie de la surface matricée par le mandrin positionné dans la position angulaire précédente. Cette étape supplémentaire de positionnement est alors suivi par une étape supplémentaire de matriçage par expansion et contraction radiales du mandrin expansible selon la position angulaire supplémentaire autour de l'axe du fût 82. Ainsi la portion de la surface du fût qui n'a pas été matricée lors de la première étape de matriçage peut être matricée par cette nouvelle étape de matriçage dans la position angulaire supplémentaire.
  • Il peut être souhaitable que soient itérées d'autres étapes de positionnement du mandrin expansible et de matriçage de la surface du fût par expansion et contraction radiales du mandrin expansible selon des positions angulaires supplémentaires. Ces nouvelles étapes de positionnement et de matriçage sont alors effectuées dans des positions angulaires successives autour de l'axe du fût. Selon la taille de l'empreinte de matriçage sur le pourtour du mandrin expansible, une seule étape de matriçage supplémentaire peut suffire pour réaliser la préparation de la totalité de la surface du fût 82. Cependant, si le matriçage par expansion et compression dans deux positions angulaires différentes ne suffit pas à préparer la totalité de la surface, l'itération proposée peut être effectuée jusqu'à ce que la totalité de la surface du fût 82 ait été entièrement préparée par matriçage. Par ailleurs, les étapes de positionnement et de matriçage peuvent encore être itérée, même lorsque la totalité de la surface du fût 82 a été entièrement préparée, de manière à assurer une répartition la plus homogène possible de la rugosité de la surface du fût 82.
  • En conséquence, le matriçage de la surface du fût 82 est effectué par expansion et compression radiales du mandrin suivies de rotations autour de l'axe du fût 82 du mandrin en configuration rétractée. La réalisation de l'expansion et de la contraction selon différentes positions angulaires dans lesquelles le mandrin a été positionné assure que la rugosité est formée sur la totalité de la surface du fût 82, sans usinage par rotation de la surface du fût. En d'autres termes, le procédé proposé présente des phases de rotations du mandrin uniquement lorsque le mandrin est en position rétractée.
  • Ainsi le procédé proposé permet d'éviter la préparation de la surface du fût 82 par la rotation du mandrin en configuration expansé. La rotation du mandrin en configuration expansé pour réaliser la préparation de la surface du fût présente, en effet, de nombreux désavantages dont un temps de cycle supérieur et/ou un coût de mise en oeuvre supérieur, du fait des frottements engendrés par un tel matriçage. En évitant un usinage par rotation de la surface du fût, les temps de cycle pour la préparation de la surface du fût 82 peuvent être diminués. La rotation du mandrin en position rétractée n'entraîne pas de frottement de l'empreinte de matriçage contre la surface du fût évitant ainsi les désavantages des procédés antérieurement connus.
  • En définitive l'invention permet d'obtenir un procédé de préparation de la surface d'un fût de carter cylindres pour l'application d'un revêtement qui présente des temps de cycle moins importants.
  • Par exemple, le procédé de préparation proposé présente l'avantage de diminuer le temps de cycle de 20 secondes par fût 82 à moins de 10 secondes par fût 82. Le procédé de préparation de la surface du fût 82 de carter cylindres 80 peut avantageusement être appliqué en même temps aux quatre fûts 82 d'un même carter cylindres 80.
  • La figure 3 illustre un mandrin expansible 20, tel que le mandrin utilisé dans le procédé précédemment décrit. Le mandrin expansible 20 comprend deux pans 22 présentant les empreintes de matriçage 28. La figure 4 illustre l'expansion radiale des pans selon la flèche 24, dans une position angulaire donnée. Une fois le mandrin expansé dans une position angulaire, les empreintes de matriçage 28 sur le pourtour du mandrin 20, ne réalisent pas le matriçage de la totalité de la surface du fût 82. Lors de l'expansion du mandrin 20 dans une position angulaire, une portion de la surface du fût 82 fait en effet face radialement à l'espace intermédiaire séparant les pans 22.
  • La figure 5 illustre un mandrin expansible 20 avec huit pans 22 présentant les empreintes de matriçage 28. La figure 6 illustre un mandrin expansible 20 en expansion radiale selon la flèche 24 avec quatre pans 22 présentant les empreintes de matriçage 28. L'utilisation de tels mandrins expansibles 20 avec différents nombres de pans est possible dans le procédé de préparation précédemment présenté. Selon le nombre de pans 22 du mandrin 20, le passage d'une position angulaire à une position angulaire successive autour de l'axe du fût peut s'effectuer par rotation du mandrin expansible d'un angle différent. Ainsi la rotation entre deux positions angulaires pour le mandrin 20 à deux pans 22 peut être une rotation de 90°. La rotation entre deux positions angulaires pour le mandrin 20 à quatre pans 22 peut être une rotation de 45°.
  • Les mandrins expansibles 20 avec une empreinte de matriçage 28 peuvent avantageusement être obtenus à partir de mandrins expansibles connus en soi.
  • L'utilisation d'un mandrin expansible connu en soi consiste généralement en la prise de pièces cylindriques par exemple un rouleau de papier toilette ou des énormes rouleaux de papier à imprimer.
  • Les mandrins expansibles connus en soi sont aussi utilisés pour fracturer des têtes de bielle, lors d'un procédé de fracturation. La figure 7A montre une bielle 60 présentant une ouverture circulaire 64 au niveau de sa tête 62. La figure 7B montre de face la bielle 60 recevant un mandrin expansible 50 à deux pans et en configuration expansée du fait de l'insertion du prisme 52. La figure 7C montre cette même bielle 60 vue de côté, permettant de visualiser l'expansion du mandrin 50 par le prisme 52. L'expansion du mandrin permet de séparer le chapeau 56 du reste de la bielle 60 et notamment de séparer le chapeau 56 de la tête de bielle 62. En référence à la figure 7D, l'ouverture circulaire 64 est alors entourée d'alésages 68 permettant la fixation, après la séparation, du chapeau 56 avec la tête 62 de la bielle 60 par l'intermédiaire de vis de bridage 66. La figure 8A montre en perspective la bielle 60 obtenue après séparation par le mandrin expansible 50. La figure 8B montre un agrandissement de la zone de séparation entre la tête 62 de bielle 60 et le chapeau 56, illustrant ainsi la réalisation de la séparation par le procédé de fracturation précédent. Par ailleurs, la bielle 60, avant la séparation de sa tête 62 et du chapeau 56, présente de préférence une amorce de rupture obtenue par laser.
  • Cependant, les utilisations connues d'un mandrin expansible ne comprennent pas la création volontaire d'une empreinte positive sur la surface interne des fûts 82 de carters cylindres 80, contrairement à l'utilisation du mandrin expansible 20 dans les procédés précédemment proposés.
  • L'invention se rapporte en outre au procédé général de préparation des fûts pour l'application d'un revêtement sur la surface du fût 82. Un tel procédé comprend une ou plusieurs étapes de positionnement du mandrin expansible à l'intérieur du fût 82 et de matriçage par expansion et contraction radiales du mandrin expansible tel que précédemment décrit. Cependant, préalablement à l'introduction du mandrin expansible à l'intérieur du fût 82, le procédé peut comprendre un alésage de précision tel que précédemment présenté en référence à la figure 2A.
  • L'invention se rapporte aussi à un procédé aboutissant à la création d'un revêtement thermique pour un fût 82 de carter cylindres 80 tel qu'il a été précédemment décrit en référence aux figures 2A et 2D. En effet le matriçage proposé permet d'obtenir la rugosité suffisante à une bonne adhérence mécanique d'un revêtement appliqué ultérieurement. Ce procédé comprend alors le procédé de préparation d'au moins un fût du carter cylindres 80 tel que précédemment décrit ainsi qu'avantageusement une étape d'application de revêtement à l'au moins un fût 82 préparé. L'augmentation de la cadence permise par la préparation de la surface de fût 82 avec le mandrin expansible 20, permet de réaliser un procédé de revêtement de fûts 82 de carter cylindres 80 moins coûteux.
  • Le revêtement peut être appliqué par projection thermique d'un revêtement à base de fer. Un tel revêtement sur la surface du fût 82 permet de se passer des chemises en fontes classiquement insérées à la coulée dans le cas d'un carter cylindres 80 en aluminium. Dans le cas d'un carter cylindres 80 en fonte, le revêtement apporte une amélioration des propriétés tribologiques.
  • Il peut aussi être prévu d'appliquer une sous couche d'adhérence préalablement à la projection thermique. La sous-couche d'adhérence peut être choisie en fonction de la matière composant le carter cylindres. Ainsi on peut choisir un revêtement de base NiAl pour les carters en fonte, et un revêtement de base NiCr pour les carters en aluminium.
  • Le procédé de revêtement peut comprendre un rodage après l'application par projection thermique du revêtement tel que précédemment décrit en référence avec la figure 2D.
  • L'invention se rapporte encore à un véhicule comprenant un moteur lui-même comprenant un carter cylindres 80. Les fûts 82 du carter cylindres 88 sont avantageusement préparés par le procédé de préparation précédemment décrit. De même un revêtement a pu avantageusement été appliqué sur les surfaces des fûts 82 du carter cylindres 80 conformément au procédé de revêtement précédent.

Claims (9)

  1. Un procédé de préparation de la surface d'un fût (82) de carter cylindres (80) pour l'application d'un revêtement sur la surface du fût (82), le procédé comprenant :
    ● le positionnement d'un mandrin expansible (20) à l'intérieur du fût (82) selon une position angulaire autour de l'axe du fût (82) ;
    le procédé étant caractérisé en ce que le mandrin expansible (20) comprend une empreinte de matriçage (28) sur son pourtour extérieur et en ce que le procédé comprend en outre :
    ● le matriçage d'une partie de la surface du fût (82) par expansion et contraction radiales du mandrin expansible (20) selon la position angulaire autour de l'axe du fût (82).
  2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à la suite du matriçage d'une partie de la surface du fût (82), le procédé comprend en outre :
    ● le positionnement du mandrin expansible (20) à l'intérieur du fût (82) selon une position angulaire supplémentaire autour de l'axe du fût (82), position dans laquelle l'empreinte de matriçage (28) sur le pourtour extérieur fait au moins partiellement face radialement à une portion de la surface du fût (82) qui n'appartient pas à la partie de la surface matricée par le mandrin (20) positionné dans la position angulaire précédente ;
    ● le matriçage de la portion de la surface du fût (82) par expansion et contraction radiales du mandrin expansible (20) selon la position angulaire supplémentaire autour de l'axe du fût (82).
  3. Le procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les étapes de positionnement du mandrin expansible (20) à l'intérieur du fût (82) selon une position angulaire supplémentaire et de matriçage de la surface du fût (82) par expansion et contraction radiales du mandrin expansible (20) selon la position angulaire supplémentaire sont itérées dans des positions angulaires successives autour de l'axe du fût (82).
  4. Le procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le passage d'une position angulaire à une position angulaire successive autour de l'axe du fût (82) s'effectue par rotation du mandrin expansible (20) dans une configuration contractée, de préférence par rotation de 45° ou de 90°.
  5. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'empreinte de matriçage (28) comprend des rugosités choisies dans le groupe consistant en picots, pointes, pyramides notamment à base triangle ou rectangle.
  6. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, préalablement au positionnement du mandrin expansible (20) à l'intérieur du fût (82), le procédé comprend :
    ● un alésage de précision du fût (82).
  7. Un procédé de revêtement de fûts de carter cylindres (80) par projection thermique, le procédé étant caractérisé en ce qu'au moins un fût (82) du carter cylindres (80) est préparé par le procédé de préparation selon l'une des revendications 1 à 6.
  8. Le procédé de revêtement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend l'application par projection thermique d'un revêtement (90) à base de fer, de préférence le procédé comprend l'application préalable par projection thermique d'une sous couche d'adhérence de base NiAl ou NiCr.
  9. Le procédé de revêtement selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un rodage après l'application par projection thermique d'un revêtement (90).
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