FR2462221A1 - Procede de fabrication de pieces revetues et composites, notamment bimetalliques - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE FABRICATION DE PIECES REVETUES DE SECTION TRANSVERSALE CONSTANTE, CARACTERISE EN CE QU'ON COULE UNE EBAUCHE METALLIQUE EN COULEE CONTINUE A TRAVERS UNE FILIERE ET ON MET UNE SURFACE DE CETTE EBAUCHE EN CONTACT PENDANT UN TEMPS PREDETERMINE AVEC UN AUTRE METAL A POINT DE FUSION PLUS BAS, OU AVEC DE L'EMAIL, A L'ETAT LIQUIDE, IMMEDIATEMENT APRES SA SORTIE DE LA FILIERE, PUIS ON DECOUPE L'EBAUCHE REVETUE AINSI OBTENUE. ON OBTIENT AINSI UNE PIECE METALLIQUE REVETUE QUI, DANS LE CAS OU LE REVETEMENT EST METALLIQUE, PEUT ENSUITE ETRE PLACEE DANS UN MOULE DANS LEQUEL ON COULE UN DEUXIEME METAL COMPATIBLE AVEC CE REVETEMENT. APPLICATION A LA FABRICATION DE CYLINDRES DE MOTEUR BIMETALLIQUES FONTE-ALUMINIUM.

Description

La présente invention est relative à la fabrication de pièces revêtues et composites, notamment bimétalliques.

Les brevets US 2 396 730 et 2 455 457 décrivent des procédés de fabrication de telles pièces. Par exemple, dans le cas de pièces en fonte aluminisée, suivant ces brevets, on moule une pièce en fonte que l'on plonge, après une préparation de surface, dans un bain dBaluminium liquide. I1 se forme par diffusion à la surface de la fonte un composé bimétallique résistant à la corrosion qui protège la fonte On peut ensuite couler de l'alumi- nium autour de cette pièce, pour obtenir une pièce bimétallique fonte aluminium dans laquelle l'accrochage de l'aluminium sur la fonte est très bon grâce à la zone de diffusion intermédiaire
Cependant, ces procédés sont coûteux et peuvent difficilement être mis en oeuvre de façon satisfaisante à l'échelle industrielle en raison du traitement de sur- face et des diverses opérations qu'il faut effectuer
invention a pour but de fournir un procédé de fabrication de pièces du même type évitant ces inconve- nients.A cet effet, elle a pour objet un procédé de fabrication de pièces revêtues de section transversale constante, caractérisé en ce qu'on coule une ébauche métallique en coulée continue à travers une filière on met une surface de cette ébauche en contact pendant un temps prédéterminé avec un autre métal à point de fusion plus bas, ou avec de l'émail, à l'état liquide, immédiatement après sa sortie de la filière, puis on découpe l'ébauche revêtue ainsi obtenue.

L'ébauche peut être en fer ou en alliage ferreux
(acier ou fonte notamment) et l'autre métal être le zinc, l'aluminium ou l'étain. Si l'ébauche est en cuivre ou en alliage cuivreux, l'autre métal est de préférence l'aluminium.

Lorsqu'on met l'ébauche en contact avec un autre
métal, les températures des deux metaux et ledit temps
prédéterminé sont avantageusement choisis de façon à ob
tenir une diffusion dudit autre métal dans celui de
l'ébauche.

L'invention a également pour objet, à titre dtap- plication du procédé ci-dessus, un procédé de fabrication
d'une pièce composite comportant une première partie de
section transversale constante en un premier métal à haut point de fusion et une deuxième partie en un deuxieme métal à bas point de fusion. Suivant ce procédé, on réa
lise une pièce revetue de la façon indiquée plus haut en mettant l'ébauche en contact avec le deuxième métal à Itétat liquide, ou avec un métal intermédiaire à l'état
liquide capable de diffuser dans le premier métal et dans le deuxième métal, on place la pie ce revêtue dans un moule, et on coule dans ce moule la deuxième partie de la pièce.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven tion ressortiront de la description qui va suivre, donnée
à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins
annexés, sur lesquels
la Fig. 1 est une vue très schématique en coupe
longitudinale d'une installation pour la mise en oeuvre
d'ùn-procédede fabrication suivant l'invention;
la Fig. 2 est une vue analogue illustrant une
deuxième phase d'un procédé de fabrication suivant l'in
vention;
la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale
d'une pièce obtenue grâce à l'invention.

L'installation représentée à la Fig. 1 comprend un dispositif 1 de coulée continue, un bac de revêtement
2 et un dispositif de coupe 3. Cette installation est
destinée à la fabrication de pièces tubulaires en fonte
aluminisée.

Le dispositif 1 comprend essentiellement une poche 4 contenant de la fonte liquide 5 et présentant à la base de sa paroi latérale un orifice de sortie 6. De ce dernier part une filière 7 de section circulaire et à axe horizontal X-X pourvue d'un noyau cylindrique 8 qui ménage avec elle un espace annulaire 9 d'extraction de dimension radiale constante.

Le bac 2 est situé immédiatement en aval de la filière 7 et présente dans sa paroi latérale amont un orifice d'entrée 10 identique à l'orifice de sortie de lafilière et acoelé coaxialeirent à oelui-ci.La paroi latérale aval du bac 2 est percée d'un orifice de sortie 11 identique à l'orifice 10 et également d'axe X-X. Le bac 2 contient de l'aluminium liquide jusqu'à un niveau supérieur à celui de la génératrice supérieure des orifices 10 et 11.

Le dispositif de coupe 3 est d'un type classique approprié,situé en aval de la sortie du bac 2; il est adapté pour effectuer un tronçonnage perpendiculaire à l'axe X-X.

L'installation comprend également un dispositif d'extraction suivant l'axe X-X à vitesse prédéterminée (non représenté), et la poche 4 et le bac 2 sont munis de dispositifs d'alimentation en métal liquide (non représentés)et de dispositifs de maintien du métal correspondant à une température pré dé terminée (également non représentés). En particulier, le bac 2 peut être pourvu de dispositifs de ré chauffage à convection de l'aluminium dans des canaux munis d'inducteurs.

En cours de fonctionnement, la fonte liquide traverse la filière 7, où elle se solidifie pour pénétrer sous la forme d'un tube continu 12, à une température de l'ordre de 800 à 10000C, dans le bac 2,où l'aluminium est maintenu à environ 8000C par exemple. Le temps de traversée de ce bac (10 s à 3 mn dans cet exemple) est choisi de manière à permettre la diffusion de l'aluminium dans la fonte, ce qui donne naissance à la surface extérieure du tube 12 à un alliage fer-aluminium qui en constitue un revêtement 13. Bien entendu, les orifices 10 et 11 sont munis de moyens d'étanchéité appropriés vis-à-vis du tube 12. Le tube 12 ainsi revêtu est découpé en tron çons d'égale longueur par le dispositif 3, chaque tron çon 14 constituant une chemise de cylindre de moteur.

Chaque tronçon 14 est ensuite disposé verticalement dans un moule ou coquille métallique 15 (Fig. 2) à plan de joint vertical P dont la cavité définit avec le tronçon 14 la partie extérieure ailetée 16 d'un cylindre de moteur composite, les ailettes 17 les plus grandes se trouvant à la base de la coquille 15.

La coquille 15 comporte un orifice de remplissage 18 dans sa paroi inférieure et des moyens (non représentés) d'aval cuation des gaz . Elle est associée à un appareil 20 de coulée d'aluminium (ou d'alliage d'aluminium) sous basse pression comportant une poche 21 qui contient de l'aluminium liquide 22 à 650-680 C, un tube vertical 23 qui traverse à joint étanche la paroi supérieure de cette poche et plonge dans l'aluminium, et une conduite 24 reliée à la partie supérieure de la poche et qui permet, au moyen d'un robinet à trois voies 25, de faire communi- quer sélectivement l'espace situé au-dessus de l'aluminium soit avec une conduite 26 d'amenée de gaz sous pression, soit avec une conduite d'échappement 27.

Lorsque le moule 15 est fermé autour du tronçon 14, on y coule l'aluminium après avoir réuni de façon étanche l'extrémité supérieure du tube 23 à l'orifice 18.

La température du tronçon 14 est avantageusement de l'ordre de 7000C, ce qui correspond à la températureatteinte par refroidissement naturel si l'on met en place le tron çon 14 dans le moule immédiatement après son découpage par le dispositif 3. En variante, on pourrait aussi stocker les tronçons 14 après leur découpage et les réchauffer jusqu'à 7000C environ avant de les utiliser comme inserts dans le moule 15.

On obtient ainsi, après démoulage, un cylindre de moteur composite dans lequel l'aluminium extérieur est très bien accroché à la fonte intérieure grâce à la présence entre ces deux métaux d'une zone de diffusion bimétallique L'accrochage de l'aluminium sur le revêtue ment 13 du tube 12 s'effectue instantanément au cours de la coulée de l'aluminium
rn variante, l'aluminium pourrait être coule par tout autre procédé o par gravité, en sourceesous haute pression, etc
Le revêtement 13 est peu sujet.a l'oxydation par 1' air. On peut donc transporter sans précaution particulière le tronçon 14 dans la coquille 15. Cependant, pour éviter tout risque d'oxydation, on peut prévoir un tunnel à atmosphère neutre (par exemple d'azote ou d'argon) pour effectuer ce transport.

L'invention permet ainsi d'obtenir très simplement, en une seule opération continue, sans apport de chaleur supplémentaire et sans risque d'oxydation à l'interface (et donc sans préparation de surface), des pièces revêtues, notamment bimétalliques avec diffusion superficielle ou métal-émail,ayant une bonne tenue à la corrosion. Si le tube 12 est en fer ou en alliage ferreux
(en particulier en acier ou en fonte), le bac 2 peut
contenir notarrunent du zinc,de l'aluminium,de l'étain (ou
des alliages de ces métaux) ou de l'émail à l'état liquide. Si
ce tube est en cuivre ou en alliage cuivreux,on peut utiliser par
exemple un bain d' aluminium (ou d'alliage d' aluminium) ou d'émail.Ce
qui est essentiel,c'est que le bac 2 contienne une matière dont
le point de fusion est inférieur à celui de la matière du tube 12.

En variante, on peut également revêtir intérieurement de façon analogue le tube 12 sortant de la filière 7. Pour cela, on dispose à l'intérieur de ce tube un bouchon souple maintenu à une certaine distance en aval de la filière, et on remplit de matière de revêtement à l'état liquide l'espace compris entre cette filière, le bouchon et la surface intérieure du tube 12 ce par des conduits d'alimentation axiaux appropriés. Un tel revêtement intérieur peut servir à protéger intérieurement le tube 12 et également à permettre un bon accrochage d'un deuxième métal coulé intérieurement à ce tube.

On peut ainsi obtenir par exemple le coussinet composite 28 de la Fig. 3, qui est constitué d'une couche extérieure 29 en fer (tronçon 14), d'une couche d'usure intérieure 30 en bronze, et d'une zone intermédiaire 31 constituée de cuivre diffusé à la fois dans le fer au cours de la coulée continue et dans le bronze lors du moulage ultérieur de ce dernier métal.

En variante encore, la coulée continue peut s'effectuer suivant un axe vertical, auquel cas le tube 12 traverse la surface libre du bain contenu dans le bac 2 ainsi qu'une ouverture unique prévue dans le fond de celui-ci.

L'invention s'applique à la fabrication de pièces revêtues autres que tubulaires : en modifiant la section utile de la filière 7, la pièce obtenue par coulée continue peut avoir n'importe quelle section et être pleine ou creuse.

Claims (6)

- REVENDICATIONS

1.- Procédé de fabrication de pièces revêtues de section transversale constante, caractérisé en ce qu'on coule une ébauche métallique en coulée continue à travers une filière , on met une surface de cette ébauche en contact pendant un temps prédéterminé avec un autre métal à point de fusion plus bas, ou avec de l'émail, à l'état liquide, immédiatement après sa sortie de la filière, puis on découpe l'ébauche revêtue ainsi obtenue.

2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait passer l'ébauche à travers un bain liquide constitué dudit autre métal ou d'émail et dont l'ouverture d'entrée est accolée à l'orifice de sortie de la filière.

3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ébauche est en fer ou en alliage ferreux, l'autre métal étant le zinc, l'aluminium ou l'étain.

4.- Procédé suivant l'une des revendications I et 2, caractérisé en ce que l'ébauche est en cuivre ou en alliage cuivreux, l'autre métal étant l'aluminium.

5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel on met l'ébauche en contact avec un autre métal, caractérisé en ce que les températures des deux métaux et ledit temps prédéterminé sont choisis de façon à obtenir une diffusion dudit autre métal dans celui de l'ébauche.

6.- Procédé de fabrication d'une pièce composite comportant une première partie de section transversale constante en un premier métal à haut point de fusion et une deuxième partie en un deuxième métal à bas point de fusion, caractérisé en ce qu'on réalise une pièce revêtue suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 en mettant l'ébauche en contact avec le deuxième métal à l'état liquide, ou avec un métal intermédiaire à l'état liquide capable de diffuser dans le premier métal et dans le deuxième métal, on place la pièce revêtue dans un moule, et on coule dans ce moule la deuxième partie de la pièce.