FR2803232A1

FR2803232A1 - IMPROVED PROCESS FOR MANUFACTURING LIGHT ALLOY PARTS

Info

Publication number: FR2803232A1
Application number: FR9916831A
Authority: FR
Inventors: Serio Emile Di
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2001-07-06
Anticipated expiration: 2019-12-29
Also published as: CA2396043A1; CN1414890A; AU771366B2; WO2001049435A1; KR100730711B1; JP5025870B2; CA2396043C; FR2803232B1; ATE246063T1; DE60004271T2; US20020166357A1; CN1221348C; DE60004271D1; EP1250204B1; AU2860501A; EP1250204A1; KR20020086877A; JP2003527966A; ES2204753T3

Abstract

The invention concerns a method for making alloy components characterised in that after casting the preform (2) and before transferring it into a forging matrix (5), said preform, still hot at the end of casting, is transferred and completely immersed in a vessel (3) for graphitization coating, then, on coming out of the vessel, the preform temperature enabling the water to be evaporated so that the preform is homogeneously coated with graphite.

Description

PROCEDE PERFECTIONNE POUR FABRIQUERDES PIECES ALLIAGE LEGER L'invention se rattache au secteur techniquede la fabrication pièces en alliage léger, notamment en aluminium, obtenues en fonderie forgeage et procédés similaires. PROCESS PERFECTED TO MANUFACTURE PIECES ALLOY LIGHT The invention relates to the technical sector of manufacturing alloy parts lightweight, especially aluminum, obtained in foundry forging and similar processes.

On connaît, par le brevet EP 119.365, un procédé spécifique dénommé COBAPRESS qui combine les techniques de fonderie de forgeage de pièces en aluminium ou alliages d'aluminium. Patent EP 119.365, , discloses a specific process called COBAPRESS which combines the foundry techniques of forging aluminum or aluminum alloy parts.

On rappelle que ce procédé consisteà couler de l'aluminium ou alliage d'aluminium dans un moule et après la coulée,à démouler la pièce encore chaude dénommée préformeà une température de l'ordre de 400'Cà 500'C, on place entre deux matrices ou parties d'une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieuresà celles du moule qui correspondentà celles de la pièce finale, les deux coquilles ou parties étant fortement pressées l'une contre l'autre pour exercer sur la préforme coulée mise entre parties de matrices un effet combiné de pressageà c#ur de corroyage superficiel. It is recalled that this process consists of pouring aluminum or aluminum alloy into a mold and after casting, demolding the still hot part called preform B at a temperature of the order of 400'C to <500> C, is placed between two matrices or parts of a matrix defining a fingerprint of dimensions slightly smaller than those of the mold which correspond to those of the final piece, the two shells or parts being strongly pressed against each other to exert on the casting preform between parts of dies a combined pressing effect to c # ur superficial wrought.

On connaît par ailleurs, par le brevet FR 2.778.125, un procédé du type précite amélioré qui viseà profiter de l'opération de préchauffe pour réaliser-p- même temps l'opération de traitement thermique économisant ainsi sur l'opération de traitement thermique classique postérieureà l'opération de frappe. Entre la coulée de la préforme et le forgeage, on transfère ladite préforme coulée dans un four assurant la mise en solution de ladite preforme couléeà la température de mise en solution matériau constitutif et placée ensuite entre les deux parties de la matrice de frappe pour l'operation de forgeage avec refroidissement ambiant, cri accéléré ou trempé. Furthermore, patent FR 2.778.125, , discloses a method of the above-mentioned improved type which aims to take advantage of the preheating operation to achieve the same time. the heat treatment operation thus saving on the conventional thermal treatment operation posterior to the striking operation. Between the casting of the preform and the forging, transferring said cast preform in a furnace ensuring the dissolution of said casting preform at the dissolution temperature constituent material and placed between the two parts punching die for the forging operation with ambient cooling, accelerated screaming or quenching.

Ce procédé amélioré dénommé COBAPRESS 2 permet donc de réduire temps de production et le coût de fabrication manière significative des pièces, tout en obtenant les mêmes caractéristiques des pièces rapportà l'enseignement du procédé COBAPRESS décrit dansle brevet119.365. mise en #uvre du procédé précité dans les deux versions requiert de manière courante dans l'activitéde forgeage de pulvériser sur matrice de forge une solution eau plus graphiteà l'état liquide, qui a pour but de faciliter le fluage de la matière ainsi forgée et le démoulage la pièce finale. This improved process known as COBAPRESS 2 thus allows to reduce production time and the cost of manufacturing significantly the parts, while obtaining the same characteristics of the parts report to the teaching of the COBAPRESS process described in a water solution with graphite to the liquid state, which aims to facilitate the creep of the material thus forged and demolding the final piece.

En pratique, la pulvérisation de la solution graphite sur la matrice de forge est une opération qui, en fonction de la complexité des formes de la pièce finale brute, est relativement longue et coûteuse, qui ne permet pas systématiquement d'avoir une homogénéitéde pulvérisation dans les parties d'accès difficile de la pièce, et enfin qui est très salissante pour le poste de travail. In practice, the spraying of the graphite solution on the forge matrix is an operation which, depending on the complexity of the forms of the final final part, is relatively long and expensive, which does not systematically allow homogeneity <B Spraying in parts difficult to access the room, and finally is very messy for the workstation.

Le but recherché selon l'invention était donc d'assurer une optimisation du procédé COBAPRESS initial de coulé-forgé en alliage léger. The aim of the invention was therefore to optimize the COBAPRESS initial cast-forged light alloy process.

Une première démarche a été de s'orienter sur une amélioration des conditions de dépose du graphite dans la matrice de forgeage par pulvérisation de la solution de graphite sur la matrice de forge, ec un meilleur contrôle de la distributionà l'aide de robots. En pratique, cette solution est peu satisfaisante, car elle nécessite tout de même l'intervention de l'homme, et les coûts et problèmes environnementaux sont toujourslà. La démarche du demandeur s'est donc orientée de manière inattendue sur une autre possibilité qui s'intercale entre les deux phases principales de coulée et de forgeage, possibilité qui offre toutes les garanties dans une répartition homogène de la solution graphite sur la préforme, qui au surplus apporte des caractéristiques particulières intéressantes, en améliorant productivité du procédé. A first step was to focus on improving the graphite deposition conditions in the forging matrix by spraying the graphite solution onto the forge matrix, and better controlling the distribution to the help of robots. In practice, this solution is unsatisfactory, because it still requires human intervention, and the environmental costs and problems are always there. The applicant's approach was therefore oriented Unexpectedly on another possibility which is inserted between the two main phases of casting and forging, possibility which offers all the guarantees in a homogeneous distribution of the graphite solution on the preform, which in addition brings interesting particular characteristics, by improving process productivity.

Selon une première caractéristique, le procédé de fabrication des pièces en alliage léger est du type mettant en #uvre les phases suivantes: - coulage de la préformeà une température de l'ordre de250' à 500-C, - transfert de la préforme dans une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieuresà celle du moule, les deux partiesde la matrice etant pressées l'une contre l'autre pour exercer l'effort de forgeage, de matriçage de la pièce brute finale, refroidissement de la pièce bruteà la température ambiante, le procédé étant caractérisé en ce que après coulage de la préforme et avant le transfert de la préforme dans une matrice de forge, ladite préforme,à température fin de coulée est transférée et immergée totalement dans un bac pour graphitage par enduction, puis en sortie de bac, la température de préforme pen-nettant l'évaporation de l'eaude sorte que la préforme est ecouverte d'une manière homogène de graphite. According to a first characteristic, the manufacturing process of light alloy parts is of the type implementing the following phases: - pouring of the preform to a temperature of the order of 250 'to 500-C, - transfer of the preform into a matrix defining a footprint of dimensions slightly smaller than that of the mold, the two parts of the die being pressed against each other to exert the forging force, forging of the blank final, cooling of the blank to the ambient temperature, the method being characterized in that after casting the preform and before transferring the preform into a forge die, said preform, at end pouring temperature is transferred and immersed completely in a tray for coating by coating, then at the outlet of the tank, the preform temperature pen-cleaning the evaporation of water of so that the preform is covered in a homogeneous way of graphite.

Selon une autre caractéristique, le procédé perfectionné de fabrication des pièces en alliage léger est du type mettant en #uvre les phases suivantes: - coulage de préformeà une température de l'ordre de250' à500'C C - transfert de la préforme coulée obtenue dans un four assurant mise en solution de ladite préforme couléeà la température de mise solution du matériau constitutif; - transfert de la préforme mise en solution en sortie du four dans une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieuresà celles du moule, les parties de la matrice étant pressées l'une contre l'autre pour exercer l'effort de forgeage, de matriçage de la pièce brute finale; - refroidissement de la pièce brute obtenueà la température ambiante, en accéléré ou trempé, le procédé étant caractérisé en ce que, après coulage de la préforme et avant le transfert dans le four tunnel, ladite préforme,à température de fin de coulée, est transférée et immergée totalement dans un bac pour graphitage par enduction, puis en sortie de bac,à ce stade, température de la préforme et celle du procédé en amont permettant l'évaporation de l'eau, de sorte que la préforme est recouverte d'une manière homogène de graphite, ladite préforme étant ensuite remise en température dans le four tunnel assurant l'homogénéisation en température de préforme graphitée. According to another characteristic, the improved process for manufacturing light alloy parts is of the type implementing the following phases: : - preform casting to a temperature of the order of 250 'to 500'C C - transfer of the casting preform obtained in a furnace ensuring dissolution of said cast preform at the setting temperature of the constituent material ; - transfer of the preform implemented solution at the furnace outlet in a matrix defining a footprint slightly smaller than those of the mold, the parts of the matrix being pressed against each other to exert the forging force, stamping of the final blank piece ; - cooling of the blank obtained to ambient temperature, accelerated or quenched, the method being characterized in what after casting the pr form and before transfer into the tunnel furnace, said preform, at end of casting temperature, is transferred and immersed completely in a tray for coating by graphing, then at the outlet of the tray, to at this stage, the temperature of the preform and that of the upstream process allowing the evaporation of the water, so that the preform is covered in a homogeneous manner with graphite, said preform then being reheated in the tunnel furnace ensuring homogenization in temperature of graphite preform.

Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite la description, Pour fixer l'objet de l'invention illustré d'une manière non limitative aux figures du dessin où la figure1 représente le schéma de mise en #uvre du procédé selon l'invention. These and other characteristics will emerge from the following description, to fix the object of the invention illustrated in a non-limiting manner to the figures of the drawing where the figure 1 represents the diagram of implementation of the method according to the invention.

Le procédé de fabrication des pièces en alliage léger selon l'invention requiert une installation avec cinq zones spécifiques successives couvrant différentes étapes du procédé. The manufacturing process of the light alloy parts according to the invention requires an installation with five successive specific areas covering different steps of the process.

La première zone (Zl) correspondà la couléede l'alliage léger dans moule(1) permettant l'obtention d'une préforme (2) dans les conditions température rappelées précédemment. The first zone (Zl) corresponds to casting of the light alloy in mold (1) allowing to obtain a preform ( 2) under the temperature conditions mentioned above.

La seconde zone (Z2) correspond au transfert de la préforme (2) dans bac(3) pour immersion et graphitage par enduction de la préforme Le bain est une solution de graphite et eau. The second zone (Z2) corresponds to the transfer of the preform (2) in tank (3) for immersion and graphite by coating the preform. The bath is a solution of graphite and water.

Adjacent au bac pennettant le graphitage par enduction, ou dans plan supérieur, est prévue une phase (Z3) de séchage de la pièce préformée hors du bain. Adjacent to the container permitting the graphite by coating, or in the upper plane, is provided a phase (Z3) for drying the preformed part out of the bath.

La zone (Z4) suivante correspond au transfert de la préforme graphitée séchée dans le four tunnel (4) pour homogénéisation température. La zone (Z5) suivante correspondà la sortie du four tunnel de la préforme pour être ensuite forgée dans une matrice(5) qui fait l'objet d'une lubrification moindre et plus rapide limitée au cordon de bavure selon les conditions évoquées précédemment, puis refroidie température ambiante ou accélérée ou trempée. The following zone (Z4) corresponds to the transfer of the dried graphite preform in the tunnel oven (4) for temperature homogenization. The next zone (Z5) corresponds to the exit of the tunnel kiln of the preform and is then forged in a matrix (5) which is subject to less lubrication. and faster limited to the burr cord according to the conditions mentioned above, then cooled ambient temperature or accelerated or tempered.

Le procédé optimisé selon l'invention apparaît donner auxpièces ainsi traitees des avantages spécifiques. avantages du procédé optimisé de l'invention sont nombreux: - une qualité d'état de surface plus affiné de la pièce grâceà une homogenisation du dépôt de solution graphite qui a une influence sur les conditions d'essai de rupture; - une meilleure tenue en essai de fatigue - une longévité accrue de l'outillage de frappe - une amélioration de l'environnement - un gain productivité - une fon-nation humaine moindre et moins complexe, ce est important en regard recrutement de main d'#uvre qualifié, ce qui est toujours difficile ou une automatisation plus simple; - au moment de l'homogénisation en température dans le four tunnel pour homogénéisation en température, la couleur noire issue du bain graphité permet de mieux emmagasiner les calories et donc d'améliorer les caractéristiques de structure et mécaniques de la pièce; - De plus, une nuance de couleur pourrait répondreà un besoin d'esthétique et de coloris. Une plus grande discrétion pour des éléments de sécurité et plus particulièrement de suspension- châssis pour éviter l'effet de brillance sous carrosserie visible par les conducteurs voisins au véhicule concerné. The optimized method according to the invention appears to give the pieces thus treated specific advantages. The advantages of the optimized method of the invention are numerous: for a homogenization of the deposition of graphite solution that influences the fracture test conditions ; - better fatigue test performance - increased durability tooling - an environmental improvement - a productivity gain - a lesser and less complex human foundation, this is important in terms of recruiting qualified manpower, which is always difficult or simpler automation ; - at the time of temperature homogenization in the oven tunnel for homogenization in temperature, the black color resulting from the graphite bath makes it possible to better store the calories and thus to improve the structural and mechanical characteristics of the piece ; - plus, a shade of color for It would meet a need for aesthetics and color. Greater discretion for safety elements and more particularly chassis suspension to avoid the effect of under-body brightness visible to neighboring drivers to the vehicle concerned.

Les avantages sont donc nombreux- Le procédé est optimisé selon l'invention et apporte des améliorations inattendues et récentes qui justifient son développement. The advantages are therefore numerous. The process is optimized according to the invention and brings unexpected and recent improvements that justify its development.

Claims

CLAIMS -1 - Process for manufacturing light alloy parts of the type putting c #between the following phases : - pouring the preform to a temperature of the order of 250 ' 500'C c - transfer of the preform into a matrix defining a footprint of dimensions slightly smaller to that of the mold, the parts of the matrix of forging, being pressed against each other to exert the forging force, stamping of the final blank piece ; - cooling of the blank to the ambient temperature, the method being characterized in that after casting of the preform and before the transfer of the preform in a forge die, said preform, at end pouring temperature is transferred and immersed completely in a tray for coating for coating, then out of the tank, the temperature of the p reform allowing the evaporation of water so that the preform is covered in a homogeneous manner with graphite. -2- An improved process for manufacturing light alloy parts is of the type implementing the following phases : - preform casting to a temperature of the order of 250 'to 500'C; - transfers the cast preform obtained in an oven ensuring the dissolution of said preform casting at the dissolution temperature of the constituent material ; - transfer of the preform dissolved in the furnace outlet in a matrix defining a imprint of slightly smaller dimensions than those of the mold, the two parts of the die being pressed against Fauti to exert the force of forging, stamping of the final blank piece - < Cooling of the raw part obtained at room temperature, accelerated or quenched, the method being characterized in that, after casting of the preform and before transfer into the furnace, said The mold, at the end of the pouring temperature, is transferred and immersed completely in a graphitized plaster tank by coating, then cry out of the tank, the temperature of the preform and that of the process upstream allowing evaporation. water, it dried, of so that the preforn-ie is covered homogeneously of graphite, said preform being transferred into the furnace ensuring the implementation solution of the graphite preform. -3 - A method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that introduced into the tray for coating by coating a color shade of the bath. -4- Installation for the implementation of the method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises 5 successive zones to know - a first zone (ZI) corresponding to the casting of the alloy in a mold (1) allowing the obtaining a preform (2) ; - a second zone (Z2) corresponding to the transfer of the preform (2) in a tray (3) < By dipping and coating the preform (2) with a drying step (Z3) of the preformed part (2) out of the graphite bath in the tub (FIG. 3); - a fourth zone (Z4) for transferring the preform dried in a tunnel kiln (4) with temperature homogenization ; - a fifth zone (Z5) corresponding to the exit of the tunnel kiln (4) of the preform to be forged in a matrix (5) then cooled to ambient temperature or acceleration SOE or soaked.