FR2461173A1 - Reinforcing aluminium alloy piston ring groove - by fusing ring portion and adding constituent alloying to fused part - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention, due à Alexandr Nikolaevich SHALAI,
Mikhail Dmitrievich NIKITIN, Nikolai Ivanovich ZAKHAROV et
Anatoly Petrovich BRATCHENKO, se rapporte aux pistons en alliage d'aluminium et plus particulièrement, aux procédas de renforcement des gorges de segments dans des pistons en alliage d'aluminium.The present invention, due to Alexandr Nikolaevich SHALAI,
Mikhail Dmitrievich NIKITIN, Nikolai Ivanovich ZAKHAROV and
Anatoly Petrovich BRATCHENKO, relates to aluminum alloy pistons and more particularly, to the procedures for strengthening the grooves of segments in aluminum alloy pistons.
La présente invention peut être avantageusement utilisée pour la production de pistons utilisés dans les moteurs à combustion interne, les compresseurs et les pompes à piston. The present invention can be advantageously used for the production of pistons used in internal combustion engines, compressors and piston pumps.
Il est connu que, durant le fonctionnement des moteurs à combustion interne à très haut régime munis de pistons en alliage d'aluminium, les parois des gorges abritant les segments et pratiquées dans la tête de piston sont sujettes à une usure et à des déformations élevées, ce qui entraîne la mise hors de service du piston; on a donc intérêt à renforcer ces gorges de piston. It is known that, during the operation of very high speed internal combustion engines fitted with aluminum alloy pistons, the walls of the grooves housing the segments and formed in the piston head are subject to wear and to high deformations. , which results in the piston being taken out of service; it is therefore beneficial to reinforce these piston grooves.
De nos jours, on accorde une grande attention au renforcement des gorges de piston par le procédé de pulvérisation d'un métal résistant à l'usure sur une rainure préalablement pratiquée dans le corps de piston et dont les dimensions dépassent celles de la gorge de segment. Nowadays, great attention is paid to the reinforcement of piston grooves by the process of spraying a wear-resistant metal on a groove previously made in the piston body and whose dimensions exceed those of the segment groove. .
Ainsi, par exemple, on connaît un procédé de renforcement de la gorge d'un piston en alliage d'aluminium (brevet fran çais Nc 2#22224). Il s'agit d'un procédé de renforcement de la gorge de segment pour le segment supérieur d'un piston réalisé en alliage d'aluminium. Comme on le constate dans l'exploitation des moteurs à combustion interne, la gorge abritant le segment supérieur est sujette à une usure particulièrement élevée. Suivant le susdit procédé, on réalise au préalable, dans le corps de piston, une rainure annulaire à l'endroit du segment supérieur. Les dimensions de cette rainure annulaire dépassent celles de la gorge destinée à recevoir le segment supérieur.Puis on porte la température du piston à une température de 165-200 C et, tout en maintenant la température entre ces limites, on effectue la pulvérisation d'un métal liant sur la surface de la rainure annulaire. Ensuite on procède à la pulvérisation d'un métal résistant à l'usure jusqu'au remplissage complet de ladite rainure, la température du corps de piston étant toujours maintenue dans l'intervalle indiqué. Thus, for example, there is known a method of strengthening the groove of an aluminum alloy piston (French patent Nc 2 # 22224). It is a method of strengthening the segment groove for the upper segment of a piston made of aluminum alloy. As can be seen in the operation of internal combustion engines, the groove housing the upper segment is subject to particularly high wear. According to the above method, an annular groove is made beforehand in the piston body at the location of the upper segment. The dimensions of this annular groove exceed those of the groove intended to receive the upper segment. Then the temperature of the piston is brought to a temperature of 165-200 C. and, while maintaining the temperature between these limits, the spraying is carried out. a binder metal on the surface of the annular groove. Then a wear-resistant metal is sprayed until the said groove is completely filled, the temperature of the piston body being always maintained within the indicated interval.
Comme métal liant, on peut utiliser de l'aluminiure de nickel et comme métal résistant à l'usure, de l'acier inoxydable. Ainsi, la couche de métal résistant à l'usure se trouve réuni, par l'intermédiaire de la couche de métal liant, à l'alliage d'aluminium dont est constitué le corps de piston. As the binder metal, nickel aluminide can be used and as the wear-resistant metal, stainless steel. Thus, the wear-resistant metal layer is joined, via the bonding metal layer, to the aluminum alloy of which the piston body is made.
Après un refroidissement du corps de piston on pratique, dans la couche du métal résistant à l'usure, une gorge aux cotes imposées, destinée à recevoir le segment de comprise sion supérieur. After the piston body has cooled, a groove with imposed dimensions is used in the layer of wear-resistant metal, intended to receive the upper understood segment.
Ce procédé permet de renforcer d'une manière considérable la gorge de piston destinée à recevoir le segment supérieur. Cependant, il exige beaucoup de main d'oeuvre ce qui est dû à la nécessité de la réalisation préalable de la rainure annulaire et de la pulvérisation, sur la surface de cette dernière, d'une couche de métal liant. This process makes it possible to considerably strengthen the piston groove intended to receive the upper segment. However, it requires a lot of manpower which is due to the need for the prior production of the annular groove and the spraying, on the surface of the latter, of a layer of binder metal.
En outre, la couche de métal liant n'assure pas une adhérence suffisante entre la couche de métal résistant à 1' usure et l'alliage d'aluminium du corps de piston, du fait de la fissuration de la couche de métal liant sous l'effet des contraintes thermiques et mécaniques existant durant le fonctionnement du piston. In addition, the binder metal layer does not provide sufficient adhesion between the wear-resistant metal layer and the aluminum alloy of the piston body, due to cracking of the binder metal layer under the effect of thermal and mechanical stresses existing during the operation of the piston.
Ceci a pour effet un émiettement et un écaillement de la couche pulvérisée de métal résistant à l'usure et donc,la mise hors de service du piston. This has the effect of crumbling and flaking of the sprayed layer of wear-resistant metal and therefore, putting the piston out of service.
Actuellement, on prete également une grande attentDn au renforcement des gorges dans les pistons en alliage d'aluminium, au moyen d'intercalaires réalisés sous forme de soudures annulaires résistantes à l'usure et pratiquées dans le corps de piston. Currently, great attention is also paid to the reinforcement of the grooves in the aluminum alloy pistons, by means of spacers produced in the form of wear-resistant annular welds and formed in the piston body.
On connaît,par exemple, un procédé de renforcement de la gorge dans les pistons en alliage d'aluminium (brevet USA N03014771). Il s'agit, en particulier, d'un procédé de renforcement de la gorge destinée à recevoir le segment supérieur et pratiquée dans le corps de piston du moteur à combustion interne. There is known, for example, a method of strengthening the groove in aluminum alloy pistons (USA patent N03014771). It is, in particular, a method of strengthening the groove intended to receive the upper segment and practiced in the piston body of the internal combustion engine.
Conformément à ce procédé, on pratique au préalable dans le corps de piston en alliage d'aluminium une rainure an nulaire juste à l'endroit du segment supérieur. Les dimensions de ladite rainure dépassent celles de la gorge destinée à recevoir le segment supérieur. A l'intérieur de cette rainure, on réalise une soudure annulaire résistante à l'usure et formant un intercalaire comportant des inclusions de métal ré- sistant à l'usure. According to this method, an annular groove is made beforehand in the aluminum alloy piston body just at the place of the upper segment. The dimensions of said groove exceed those of the groove intended to receive the upper segment. Inside this groove, a wear-resistant annular weld is produced and forming a spacer comprising wear-resistant metal inclusions.
Ladite soudure peut être réalisée dans la rainure annulaire mentionnée par soudage au gaz ou à l'arc électrique avec fil d'apport. La base du fil d'apport est constituée par l'alliage d'un métal susceptible de bien adhérer au métal du piston. Said welding can be carried out in the annular groove mentioned by gas or electric arc welding with filler wire. The base of the filler wire consists of the alloy of a metal capable of adhering well to the metal of the piston.
Dans dan le cas considéré, étant donné que le piston est constitué en alliage d'aluminium, la base du fil d'apport est formée par un alliage d'aluminium apparenté à celui du piston, en outre, dans l'alliage d'aluminium du fil d'apport se trouvent uniformément réparties les particules d'un matériau lourd et dur, par exemple, d'un alliage à base de fer. In this case, since the piston is made of aluminum alloy, the base of the filler wire is formed by an aluminum alloy related to that of the piston, in addition, in aluminum alloy of the filler wire are uniformly distributed the particles of a heavy and hard material, for example, of an iron-based alloy.
Ainsi, la base du matériau de la soudure réalisée dans la rainure annulaire est constituée par un alliage d'aluminium qui adhère solidement sur l'alliage d'aluminium du piston. Thus, the base of the weld material produced in the annular groove is constituted by an aluminum alloy which adheres firmly to the aluminum alloy of the piston.
En outre, les particules de L'alliage à base de fer uniformément réparties dans l'alliage d'aluminium constituant la base du matériau de la soudure, confèrent à celle-ci une bonne résistance à l'usure. In addition, the particles of the iron-based alloy uniformly distributed in the aluminum alloy constituting the base of the weld material, give the latter good resistance to wear.
Puis on réalise dans la soudure une gorge destinée à recevoir le segment supérieur, en faisant appel à des procédés classiques en soi connus. Then a groove intended to receive the upper segment is produced in the weld, using conventional methods known per se.
En comparaison avec le procédé décrit plus haut, ce pro cédé assure une adhésion plus forte entre le matériau de la soudure et l'alliage d'aluminium du piston. In comparison with the process described above, this process ensures stronger adhesion between the material of the weld and the aluminum alloy of the piston.
Ceci est obtenu grâce au fait que la base du matériau de la soudure est constituée par un alliage d'aluminium voisin de celui du piston. This is achieved by the fact that the base of the weld material is made of an aluminum alloy similar to that of the piston.
Cependant, il est à noter que, tout comme pour le procédé décrit plus haut, une grande quantité de main d'oeuvre est nécessitée par ce procédé, du fait de la réalisation préalable d'une rainure annulaire dans le corps de piston. However, it should be noted that, as with the method described above, a large amount of labor is required by this method, due to the prior production of an annular groove in the piston body.
En outre, au cours de la réalisation de la soudure dans la rainure annulaire, il se produit dans la zone où le métal de la soudure s'allie à celui du piston, des défauts inévitables propres au soudage des alliages d'aluminium (piqûres, ps nétrations incomplètes, inclusions d'oxydes) qui donnent lieu à une concentration des contraintes provoquant l'amorcement de fissures dans la zone de fusion sous l'action des contrait tes thermiques et mécaniques. In addition, during the production of the weld in the annular groove, there occur in the area where the metal of the weld combines with that of the piston, inevitable defects specific to the welding of aluminum alloys (pitting, ps incomplete penetrations, inclusions of oxides) which give rise to a concentration of stresses causing the initiation of cracks in the melting zone under the action of thermal and mechanical stresses.
Ceci provoque un fort affaiblissement de l'adhérence en tre le matériau de la soudure et l'alliage d'aluminium du piston ce qui peut avoir pour effet la mise hors de service de ce dernier. This causes a strong weakening of the adhesion between the weld material and the aluminum alloy of the piston which can have the effect of putting the latter out of service.
La présente invention a pour but de créer un procédé de renforcement de gorges destinées à recevoir le segment dans un piston en alliage d'aluminium, suivant lequel l'opération de réalisation de la soudure dans le corps de piston est simplifiée et l'adhérence entre le matériau de la soudure et l'alliage d'aluminium du piston est améliorée dans la mesure du possible. The object of the present invention is to create a method of reinforcing grooves intended to receive the segment in an aluminum alloy piston, according to which the operation of producing the weld in the piston body is simplified and the adhesion between the weld material and the aluminum alloy of the piston is improved as much as possible.
Selon l'invention le procédé de renforcement de gorges destinées à recevoir le segment dans un piston en alliage d'aluminium consiste à réaliser, dans le corps de piston, une soudure annulaire résistante à l'usure et à pratiquer ensuite dans cette soudure une gorge pour recevoir le segment, et il est caractérisé en ce queon réalise ladite soudure annulaire résistante à l'usure en fondant le corps de piston avec introduction simultanée d'un matériau d'apport s'alliant à l' alliage d'aluminium du piston entré en fusion. According to the invention, the method of reinforcing grooves intended to receive the segment in an aluminum alloy piston consists in producing, in the piston body, an annular weld which is resistant to wear and then in making a groove in this weld. to receive the segment, and it is characterized in that one carries out said annular wear-resistant weld by melting the piston body with simultaneous introduction of a filler material alloying with the aluminum alloy of the entered piston in fusion.
Une telle réalisation du procédé permet d'obtenir une soudure annulaire résistante à l'usure dans le corps de piston sans avoir à pratiquer au préalable dans ce dernier une rainure annulaire dont les dimensions doivent dépasser celles de la gorge destinée à recevoir le segment, ce qui simplifie d'une manière considérable ledit procédé. Such an embodiment of the method makes it possible to obtain a wear-resistant annular weld in the piston body without having to first make an annular groove in the latter whose dimensions must exceed those of the groove intended to receive the segment, this which considerably simplifies said process.
En outre, le métal de base de la soudure dans laquelle est ménagée la gorge, est constituée par de l'alliage d'aluminium du piston ce qui permet d'augmenter l'adhérence de la sas dure sur l'alliage d'aluminium du piston. In addition, the base metal of the weld in which the groove is formed, is constituted by the aluminum alloy of the piston which makes it possible to increase the adhesion of the hard lock on the aluminum alloy of the piston.
Il est utile d'effectuer la fusion du corps de piston jusqu'à une profondeur égale à 0,3 à 1,3 fois la profondeur imposée de la gorge. It is useful to perform the fusion of the piston body to a depth equal to 0.3 to 1.3 times the imposed depth of the groove.
En effet, c'est la partie de la face de la gorge occupant de 0,3 à 0,5 fois la profondeur de ladite gorge qui est sujette à l'usure la plus élevée et, donc, il est nécessaire d'assurer la profondeur minimale de la soudure égale à 0,3 fois la profondeur prévue de la gorge de piston. Indeed, it is the part of the face of the groove occupying from 0.3 to 0.5 times the depth of said groove which is subject to the highest wear and, therefore, it is necessary to ensure the minimum weld depth equal to 0.3 times the expected depth of the piston groove.
Par ailleurs, en cas de réalisation d'une gorge de piston qui sera située toute entière dans le volume de la soudure,il est normal de limiter la profondeur de cette dernière à la valeur égale à 1,3 fois la profondeur imposée de la gorge, puisqu'une fusion ultérieure du corps de piston ne donne pas une augmentation appréciable des propriétés résistantes à l'usure de la gorge de piston ménagée dans la soudure. Furthermore, if a piston groove is produced which will be located entirely within the volume of the weld, it is normal to limit the depth of the latter to the value equal to 1.3 times the imposed depth of the groove. since a subsequent melting of the piston body does not give an appreciable increase in the wear-resistant properties of the piston groove formed in the weld.
Il est également avantageux d'utiliser du nickel en tant que matériau d'apport. It is also advantageous to use nickel as a filler material.
L'interaction du nickel avec l'alliage d'aluminium du pis ton donne naissance à des aluminiures de nickel, présentant 2 une dureté élevée allant ( de 600 à 1000 kgf/mm ), et qui se trouvent uniformément réparties sous la forme de particules finement dispersées dans l'alliage d'aluminium du piston entré en fusion, ce qui permet d'obtenir une structure résistante à l'usure du matériau de la soudure. The interaction of nickel with the aluminum alloy of the udder gives rise to nickel aluminides, having a high hardness ranging (from 600 to 1000 kgf / mm), which are uniformly distributed in the form of particles. finely dispersed in the aluminum alloy of the molten piston, which makes it possible to obtain a wear-resistant structure of the weld material.
En variante, on peut prendre de l'alliage nickel-chrome comme matériau d'apport. As a variant, nickel-chromium alloy can be taken as filler material.
Dans ce cas, le résultat de la réaction d'interaction entre l'alliage nickel-chrome et l'alliage d'aluminium fondu du piston, produit la formation d'aluminiures de nickel et de chrome conférant au matériau de la soudure une bonne résistai ce à l'usure. En outre, la présence de chrome dans l'alliage d'aluminium du piston permet d'augmenter la résistance thermique du matériau de la soudure. In this case, the result of the interaction reaction between the nickel-chromium alloy and the molten aluminum alloy of the piston, produces the formation of nickel and chromium aluminides giving the weld material good resistance. this to wear. In addition, the presence of chromium in the aluminum alloy of the piston makes it possible to increase the thermal resistance of the material of the weld.
Il est également avantageux de porter la température du corps de piston, avant sa fusion, à une température imposée comprise entre les limites de 100 à 3000C et de maintenir, au cours de la fusion ultérieure, cette température de préchaufrage constante dans l'intervalle indiqué, en procédant à un refroidissement du corps de piston à l'air comprimé. It is also advantageous to bring the temperature of the piston body, before its melting, to an imposed temperature between the limits of 100 to 3000 ° C. and to maintain, during the subsequent melting, this preheating temperature constant within the indicated interval , by cooling the piston body with compressed air.
Le préchauffage du corps de piston jusqu'à la température imposée et le maintien de cette température constante au cours de la fusion du corps de piston permet d'assurer une profondeur constante de la zone de fusion de 'l'alliage d'aluminium du piston et une répartition régulière du matériau d'apport sur toute la longueur de la soudure. Preheating the piston body to the required temperature and maintaining this constant temperature during the melting of the piston body ensures a constant depth of the melting zone of the aluminum alloy of the piston and a regular distribution of the filler material over the entire length of the weld.
Le préchauffage assure en outre l'égalisation et la ré-duction des contraintes résiduelles dans la soudure lors du refroidissement du corps de piston après la fin de la fusion précédant la réalisation de la gorge de piston, ce qui contr- bue à augmenter l'adhérence de la soudure sur l'alliage d'aluminium du piston. Preheating also ensures equalization and reduction of the residual stresses in the weld during cooling of the piston body after the end of the fusion preceding the production of the piston groove, which contributes to increasing the adhesion of the weld to the aluminum alloy of the piston.
Dans la suite, la présente invention est complétée par une description détaillée du procédé et par des exemples de sa réalisation pratique, en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
-la figure 1 est la coupe d'une partie du corps de piston doté d'une pluralité de gorges destinées à recevoir les segments, la gorge pour le segment supérieur étant pratiquée dans un intercalaire réalisé sous forme d'une soudure annulaire résistante à l'usure faite dans le corps de piston,
-la figure o représente, d'une manière schématique, le processus de fusion du corps de piston à l'endroit de la gorge destinée à recevoir le segment supérieur, cette fusion entant faite à l'aide d'une source d'énergie thermique;;
-la figure 3 montre la coupe de la partie du corps de piston portant la soudure annulaire résistante à l'usure après la fin de la fusion;
-la figure 4 est la coupe de la partie du corps de piston munie de la soudure annulaire résistante à l'usure après l'usinage du corps de piston suivant son diamètre extérieur;
-la figure 5 est la coupe de la partie du corps de piston avec la soudure annulaire résistante à l'usure et dans laquelle est pratiquée la gorge destinée à recevoir le seg ment supérieur;;
-la figure 6 représente la partie du corps de piston portant la soudure annulaire résistante à l'usure et dans laquelle est pratiquée la gorge destinée à abriter le segment supérieur2 la soudure étant réalisée à une profondeur égale à 1,3 fois celle de la gorge en question
-la figure 7 représente la meme partie du corps de piston munie de la soudure annulaire résistante à l'usure et dans laquelle est pratiquée la gorge appelée à loger le segment supérieur, mais avec une profondeur de la soudure égale à 0 > 3 fois celle de la gorge en question, et
-la figure 8 est la coupe de la partie du corps de piston portant une pluralité de gorges destinées à recevoir les segments et pratiquées dans des intercalaires dont chacun est une soudure annulaire résistante à l'usure et faite dans le corps de piston.In the following, the present invention is completed by a detailed description of the process and by examples of its practical implementation, with reference to the appended drawings in which:
FIG. 1 is the section of a part of the piston body provided with a plurality of grooves intended to receive the segments, the groove for the upper segment being formed in an insert produced in the form of an annular weld resistant to the 'wear in the piston body,
FIG. o schematically represents the process of melting the piston body at the location of the groove intended to receive the upper segment, this melting being effected using a source of thermal energy ;;
FIG. 3 shows the section of the part of the piston body carrying the wear-resistant annular weld after the end of the fusion;
FIG. 4 is the section of the part of the piston body provided with the annular weld which is resistant to wear after the piston body has been machined according to its outside diameter;
FIG. 5 is the section of the part of the piston body with the wear-resistant annular weld in which the groove intended to receive the upper segment is made;
FIG. 6 represents the part of the piston body carrying the wear-resistant annular weld and in which the groove intended to house the upper segment is practiced, the weld being carried out at a depth equal to 1.3 times that of the groove in question
FIG. 7 represents the same part of the piston body provided with the wear-resistant annular weld and in which is made the groove called to house the upper segment, but with a depth of the weld equal to 0> 3 times that throat in question, and
FIG. 8 is the section of the part of the piston body carrying a plurality of grooves intended to receive the segments and made in spacers each of which is a wear-resistant annular weld and made in the piston body.
En figure 1, le corps de piston 1, constitué en un alliage d'aluminium et destiné à être monté dans un moteur à combos tion interne, comporte deux gorges 2 destinées à recevoir les segments de piston et une gorge 3 pour le segment supérieur. In Figure 1, the piston body 1, made of an aluminum alloy and intended to be mounted in an internal combo tion engine, comprises two grooves 2 intended to receive the piston rings and a groove 3 for the upper segment.
Dans la suite, il est décrit le procédé de renforcement de cette gorge 3 destinée à recevoir le segment supérieur. In the following, the method of strengthening this groove 3 intended to receive the upper segment is described.
On porte au préalable la température du corps de piston jusqu'à une température comprise entre les limites de 100 à 300 C. Puis on procède à la fusion du corps de piston 1, fig. The temperature of the piston body is brought beforehand to a temperature between the limits of 100 to 300 C. Then the piston body 1 is melted, FIG.
2, à l'endroit de la gorge 3 destinée à abriter le segment supérieur. Cette fusion s'opère à l'aide d'une source 4 déneo gie thermique. 2, at the location of the groove 3 intended to house the upper segment. This fusion takes place using a thermal deformation source 4.
La fusion du corps de piston 1 est assurée par la rotation de celui-ci autour de son axe par rapport à la source 4 d'énergie thermique montée à poste fixe La fusion du corps de piston 1 est effectuée à une profondeur égale à 0,3-1,3 fois celle de la profondeur imposée de la gorge 3 appelée à recevoir le segment supérieur. The fusion of the piston body 1 is ensured by the rotation of the latter around its axis with respect to the source 4 of thermal energy mounted at a fixed station The fusion of the piston body 1 is carried out at a depth equal to 0, 3-1.3 times that of the imposed depth of the groove 3 called to receive the upper segment.
Simultanément avec la fusion du corps de piston 1 on introduit dans l'alliage d'aluminium 5 du piston entré en fusicn, un matériau d'apport 6. Selon l'une des variantes de réalisation de la présente invention, on utilise comme matériau d'apport 6 un fil comportant du nickel. Dans une autre variante de réalisation, c'est un fil en alliage nickel-chrome qui fait l'office de matériau d'apport. Simultaneously with the melting of the piston body 1, a filler material 6 is introduced into the aluminum alloy 5 of the piston which is fused. According to one of the variant embodiments of the present invention, the material used is: 'contribution 6 a wire comprising nickel. In another alternative embodiment, it is a nickel-chromium alloy wire which acts as a filler material.
Au cours de la fusion, la température de préchauffage du corps de piston 1 est maintenue constante dans 1 'intervalle de températures indiqué de 100 à 3000 C, par un refroidissement (non représenté) du corps de piston 1 à l'air comprimé. During the melting, the preheating temperature of the piston body 1 is kept constant in the indicated temperature range of 100 to 3000 C, by cooling (not shown) of the piston body 1 with compressed air.
Après la fin du processus de fusion du corps de piston 1, on y fait une soudure annulaire 7 résistante à l'usure et qui forme une sorte une sorte d'intercalaire (fig.3). La base du matériau de la soudure annulaire résistante à l'usure est constituée par l'alliage d'aluminium du corps de piston 1 où se trouvent uniformément réparties, selon l'une des variantes de la présente invention, des aluminiures de nickel et selon une autre variante, des aluminiures de nickel et de chrome. After the end of the process of melting the piston body 1, an annular weld 7 which is wear-resistant and which forms a sort of interlayer (fig. 3) is made there. The base of the wear-resistant annular weld material is constituted by the aluminum alloy of the piston body 1 in which there are uniformly distributed, according to one of the variants of the present invention, nickel aluminides and according to another variant, nickel and chromium aluminides.
Ladite soudure 7 présente une surface extérieure 8 qui est rugueuse et qui fait saillie en dehors de la surface extérieure 9 du corps de piston 1. Le dernier stade consiste en un tournage de la surface extérieure 9 du corps de piston 1, conjointement avec la -surface extérieure 8 de la soudure 7,fig.4, afin d'enlever l'excès du matériau résistant à l'usure de la dite soudure 7 et d'obtenir les dimensions définitives du corps de piston 1.Said weld 7 has an external surface 8 which is rough and which projects outside the external surface 9 of the piston body 1. The last stage consists in turning the external surface 9 of the piston body 1, together with the - outer surface 8 of the weld 7, FIG. 4, in order to remove the excess of the wear-resistant material from the said weld 7 and to obtain the final dimensions of the piston body 1.
Ensuite, on pratique, dans la soudure annulaire résistante à l'usure 7 ainsi usinée par tournage, la gorge 3 aux dimensions imposées pour recevoir le segment supérieur (fig .5). Then, in the wear-resistant annular weld 7 thus machined by turning, the groove 3 is made to the dimensions imposed to receive the upper segment (FIG. 5).
La figure 6 montre un exemple de réalisation de la soudure annulaire 7 résistante à l'usure dans le corps de piston 1 : cette soudure est réalisée à une profondeur égale à 1,3 fois celle de la gorge 3 appelée à abriter le segment supérieur. Cette variante d'exécution de la soudure 7 assure le renforcement de toute la surface de la gorge 3. FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the annular weld 7 resistant to wear in the piston body 1: this weld is carried out at a depth equal to 1.3 times that of the groove 3 called to house the upper segment. This variant embodiment of the weld 7 provides reinforcement of the entire surface of the groove 3.
La figure 7 donne un autre exemple de réalisation de la soudure annulaire 7 résistante à l'usure dans le corps de piston 1, où la fusion s'effectue à une profondeur égale à 0,3 fois celle de la gorge 3 destinée à recevoir le segment supérieur. Cette variante d'exécution de la soudure annulaire 7 résistante à l'usure permet de renforcer notamment la partie de la face de la gorge 3 qui est sujette à l'usure élevée durant le fonctionnement du piston. FIG. 7 gives another embodiment of the wear-resistant annular weld 7 in the piston body 1, where the fusion takes place at a depth equal to 0.3 times that of the groove 3 intended to receive the upper segment. This alternative embodiment of the wear-resistant annular weld 7 makes it possible in particular to reinforce the part of the face of the groove 3 which is subject to high wear during the operation of the piston.
Plus haut, on a décrit uniquement le procédé de renforcer ment de la gorge 3 destinée à recevoir le segment supérieur, mais, en cas de nécessité, il est possible de renforcer les ao tres gorges 2 appelées à loger les segments, comme montré sur la fig.8. Above, only the method of strengthening the groove 3 intended to receive the upper segment has been described, but, if necessary, it is possible to reinforce the other grooves 2 called to house the segments, as shown on the fig. 8.
Le procédé proposé a été utilisé pour l'exécution d'un piston de 210 mm de diamètre en alliage d'aluminium, destiné à être monté dans un moteur à combustion interne. The proposed method was used for the execution of a 210 mm diameter piston made of aluminum alloy, intended to be mounted in an internal combustion engine.
Le piston a été chauffé au préalable juSqu'à la température de 200 C. Ensuite, l'alliage d'aluminium du piston a été fondu au chalumeau à plasma à l'endroit de la gorge destinée à recevoir le segment supérieur; des moyens sont prévus pour as surer la rotation du corps de piston autour du chalumeau à plasma immobile. La fusion de l'alliage d'aluminium a été effectuée à une profondeur de 6,5 mm ce qui correspond à 0,8 fais la profondeur imposée de la gorge appelée à abriter le segment supérieur du piston. The piston was previously heated to a temperature of 200 C. Then, the aluminum alloy of the piston was melted with a plasma torch at the location of the groove intended to receive the upper segment; means are provided for ensuring the rotation of the piston body around the stationary plasma torch. The fusion of the aluminum alloy was carried out at a depth of 6.5 mm which corresponds to 0.8 do the imposed depth of the groove called to house the upper segment of the piston.
En même temps, un matériau d'apport sous forme de fil en nickel est introduit dans l'alliage d'aluminium entré en fusion
Au cours de la fusion, le corps de piston est refroidi à l'air comprimé ayant une température de 20 à 30 C. Ceci permet de maintenir la température de préchauffege constante, notamment égale à 200 C. Après la fin du processus de fusion, et avant de procéder à l'usinage de la gorge dans la soudure annulaire résistante à l'usure ainsi obtenue, on a effectué un essai métallographique de la structure de cette soudure.At the same time, a filler material in the form of nickel wire is introduced into the molten aluminum alloy.
During the melting, the piston body is cooled with compressed air having a temperature of 20 to 30 C. This makes it possible to keep the preheating temperature constant, in particular equal to 200 C. After the end of the melting process, and before proceeding with the machining of the groove in the wear-resistant annular weld thus obtained, a metallographic test of the structure of this weld was carried out.
L'essai métallographique montre que l'introduction, du nickel dans l'alliage d'aluminium du piston entré en fusion au cours du processus de fusion a pour effet la formation d'une structure hétérogène et fine du métal de la soudure annulaire. The metallographic test shows that the introduction of nickel into the aluminum alloy of the piston which has melted during the melting process has the effect of forming a heterogeneous and fine structure of the metal of the annular weld.
Cette structure hétérogène du matériau de la soudure est formée par l'alliage d'aluminium du piston saturé de particules fines et dures d'aluminiure de nickel, et elle confère à la soudure une bonne résistance à l'usure. This heterogeneous structure of the weld material is formed by the aluminum alloy of the piston saturated with fine and hard particles of nickel aluminide, and it gives the weld good resistance to wear.
En outre, le métal de la soudure est exempt de pénétrations incomplètes tandis que le volume des piqûres ne dépasse pas 0,2 du volume de métal fondu de la soudure. In addition, the metal of the weld is free from incomplete penetrations while the volume of pits does not exceed 0.2 of the volume of molten metal of the weld.
De plus, l'essai métallographique montre l'absence d'interface prononcée entre le métal de la soudure et l'alliage d'aluminium du piston, ce qui assure une adhérence solide entre le métal de la soudure et l'alliage d'aluminium du piston. In addition, the metallographic test shows the absence of a pronounced interface between the weld metal and the aluminum alloy of the piston, which ensures a solid adhesion between the weld metal and the aluminum alloy. piston.
Le présent procédé de renforcement de gorges destinées recevoir le segment de piston permet de réduire de 1,5 à 2 fois le travail nécessaire pour la réalisation de pistons à gorges renforcées, par comparaison avec les procédés connus. The present method of reinforcement of grooves intended to receive the piston segment makes it possible to reduce from 1.5 to 2 times the work necessary for the production of pistons with reinforced grooves, in comparison with the known methods.
Il est évident que les variantes de réalisation de la présente invention ici décrites et représentées n'ont été données qu'à titre d'exemples préférés et qu'on peut y apporter des changements et des modifications à condition qu'ils restent dans le cadre défini par les revendications qui suivent. It is obvious that the alternative embodiments of the present invention described and shown here have been given only as preferred examples and that changes and modifications can be made there provided that they remain within the scope defined by the claims which follow.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7918302A FR2461173A1 (en) | 1979-07-13 | 1979-07-13 | Reinforcing aluminium alloy piston ring groove - by fusing ring portion and adding constituent alloying to fused part |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7918302A FR2461173A1 (en) | 1979-07-13 | 1979-07-13 | Reinforcing aluminium alloy piston ring groove - by fusing ring portion and adding constituent alloying to fused part |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2461173A1 true FR2461173A1 (en) | 1981-01-30 |
| FR2461173B1 FR2461173B1 (en) | 1982-09-03 |
Family
ID=9227884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR7918302A Granted FR2461173A1 (en) | 1979-07-13 | 1979-07-13 | Reinforcing aluminium alloy piston ring groove - by fusing ring portion and adding constituent alloying to fused part |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2461173A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2503601A1 (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-15 | Inst Elektroswarki Patona | Weld deposition onto aluminium alloy surfaces - comprises remelting at least once using controlled heat output and increasing weld pool volume each time |
| WO1982003814A1 (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-11 | Plc Ae | Piston manufacture |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2385810A1 (en) * | 1977-03-28 | 1978-10-27 | Avco Everett Res Lab Inc | METHOD OF FORMING A SURFACE LAYER OF ALLOY BY LASER FUSION OF A FILLER METAL ON A METAL SUBSTRATE |
-
1979
- 1979-07-13 FR FR7918302A patent/FR2461173A1/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2385810A1 (en) * | 1977-03-28 | 1978-10-27 | Avco Everett Res Lab Inc | METHOD OF FORMING A SURFACE LAYER OF ALLOY BY LASER FUSION OF A FILLER METAL ON A METAL SUBSTRATE |
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| FR2503601A1 (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-15 | Inst Elektroswarki Patona | Weld deposition onto aluminium alloy surfaces - comprises remelting at least once using controlled heat output and increasing weld pool volume each time |
| WO1982003814A1 (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-11 | Plc Ae | Piston manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2461173B1 (en) | 1982-09-03 |
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